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网络串口通信和物联网的革命

武汉波仕电子有限公司
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   传统的通信技术越来越受互联网的影响——从我们手中的电话到我们的阅读方式。比如IP电话或者带语音通话功能的即时通信软件已经可以让传统的长途电话费用降到几乎为0,数字图书或者数字杂志、数字报纸与传统的纸质媒体相比较费用也几乎为0。同样传统的RS-232、RS-485串口的远程通信在网络即时通信技术的帮助下可以实现几乎0硬件成本和几乎无限远距离的远程通信。好灵通串口 即时通信就是这样一种专门为基于网络的实现串口远程通信的即时通信软件,包括互联网版和局域网版。

如果说在上一个10-20年里,整个工业界经历了一场从模拟到数字领域的转变,那么今后的10-20年里,将是数字领域到互联网领域的转变。一个涵盖了电子硬件、软件,IC以及传感器的融合与信息交换的通信新世界。

是什么使这种改变如此不可抗拒,看起来没有任何行业能够阻止它的脚步?这当中有很多原因,从快速的物流和服务,到巨大的生产力。无论如何,最重要的 还是性价比。事实证明,互联网技术带来更快的增长率,每当互联网的节点数增长10倍的同时,整个网络所传递的信息数量将是100倍,而每个节点的价格将降低到0.1倍。任何拒绝“internet化”进程的行业都要承担被淘汰的风险。

    从近距离到远程,我们回顾一下串口通信的传统实现方式。15米以内,我们可以直接用RS-232电平和TTL电平;1200米内,我们可以用RS-485 电缆。4千米以内,我们可以用多模光纤,也可以用CAN总线。40千米以内,我们可以布单模光纤。更加远的距离呢?理论上我们可以加中继,但是远距离布线 以及为中继器供电的成本呢?考虑到土地、道路、管道等的施工、实际上布超过10千米的专门用于串口通信的工程已经是非常困难的。



 图 1. 从USB口扩展串口的转换器。  图 2. 从无线WIFI扩展串口的转换器。

 近距离地审视现在的串口通信方式,同新兴的IT技术相比,我们的方式仍然固守电子时代的“前IT”技术,远远缺少互联网技术的渗透。尽管具有串口的单片机的数量也许累计超过了目前地球人口的数量,其中形成串口节点互连设备也是至少数以百万计,但串口通信仍然主要依靠现代计算机与互联网时代之前的电子时代的技术来控制。但是,随着新的网络技术的深入,特别是IPv6即将在2015年前普及,串口通信的互联网化的革命已经启航。这种变革会带来更高的性能,更低的花费,以及完全不同的新特征,例如每个串口都将分配一个独立的互联网IP地址,我们将来要识别的多机通信地址不再是自己用软件编程来分配的,甚至传统的COM口的号码也不是COM1、COM2等,而是自己的IPv6地址。尽管仍然处于初级阶段,但互联网革命已经不可否认的开始了,没有任何电子行业能够忽视它的存在。

基于互联网的串口即时通信

将串行口进行互联网化的第一步是具有串口通信功能的即时通信软件。非常志豪的是,它已经首先出现在我们中国,名字叫做好灵通:串口即时通信。好灵通本身也是一款功能齐全的即时通信软件,每个用户分配一个好灵通号码,同时也对应一个串口,无论这个串口在世界的任何角落,只要配这个串口的计算机可以上网。好灵通串口借助于互联网可以分布在全球,并且与用户自己的串行口对接,用好灵通软件建立“好友聊天”,并通过因特网将用户的串口信号进行发送和接收。我们将这一过程形象地成为世界范围内的“串口的远程透明传输”。满足实现这一切的技术要求不再是简单的尝试。好灵通软件需要将接收到的串口数据进行实时、精确的读取、存储,以及拆解为适合internet传输的TCP/IP包,还要足够的通讯带宽和专门的互联网服务器来可靠地传送数据包,对方的“好友”计算机还得继续信息的复原处理。所有的这些需求都是为了让远距离的双方的串口感觉就像使用一条串口通信电缆直接连接一样的透明。由于中间环节为TCP协议的IP包,这种好灵通串口通信甚至可以实现不同速率的串口透明传输,这是传统的方法无法实现的。由于串口通信速率一般最高为115.2K字节/秒,这对于已经普及的(ADSL)2M宽带上网来讲,完全可以保持数据的实时性和准确性。

基于互联网即时通信的串口远程通信可以在未来十年内保持技术的领先。设想一下,我们未来的家电、摄像头、甚至照明电器都将具备RS-232口,借助于互联网版好灵通,我们就可以从办公室实时控制或者监视这些设备。注意好灵通 和对于其它正在尝试的远程摄像头、远程“云打印”技术的优势在于通用性,只要设备具有RS-232口即可。RS-232和RS-485作为传统的最为普及 的工业通信接口,由于其通信协议的简单明了和易于使用,加上随着带串口的单片机的巨量使用,在未来的10-20年都不会消失。将来好灵通的普及也会继续延 长RS-232和RS-485的生命。



图 3. 基于互联网的串口即时通信软件:好灵通v5.0版本 。  图 4. 基于局域网的串口即时通信软件:好灵通v1.1版本 。 

基于局域网的串口即时通信

   大部分情况下,串口的远程通信也许没有超过企业的局域网本身的距离。由于有线局域网技术、工业以太网技术的持续发展,现在构造一个足够远、节点足够多的企 业局域网已经是很普及的技术。这个局域网内,不仅传输企业的管理信息数据,还可以借助局域网版的好灵通即时通信软件来传输串口信号。局域网好灵通即时通信 相对互联网版好灵通的优势在于:1、保密性好。由于局域网通信可以与互联网隔离,保证了企业内部信息不会再互联网上泄露,同时也不会有从互联网上发起的黑 客攻击等。  2、速度更快。局域网已经普及100M甚至1000M速率,远远高于ADSL的2M。  3、可 靠性高。 局域网版好灵通采用了不依赖任何服务器的技术,也就是每个用户在通信时互为服务器和互为客户端,只要局域网的网络线路可靠连接即可保 证可靠通信,而互联网版的好灵通必须通过互联网连接专门的服务器。4、支持多机通信。局域网版的好灵通具有“广播”功能,就是向局域网内所有好灵通用户群 发信息。

将串口通信网络化的下一步是通过即时通信软件来进行控制。原来的串口通信的地址变成为了“好友”的昵称。这将大大简化原来需要识别地址的软件编程。同样,局域网版的好灵通也具有支持不同速率的节点的通信,这一点上传统方法无法实现的。这样,新一代基于局域网的串口通信网络就建成了。在全世界范围内,串口通信网将要经历巨大变革,传 统的MODBUS协议将让位于好灵通串口即时通信软件。工业计算机将从传统的中心控制主机直接冲到工业测控的第一线,其体积将减小到智能手机大小,也许将 来就是具有RS-232串口的智能手机。无论是windows、android还是其他操作系统都可以,只要安装相应版本的好灵通软件,由于在用户看来好 灵通实现的是串口透明传输,就与使用直接电缆连接的编程是一样的,甚至更加简单。未来的计算机将在工业通信领域充当今天单片机的角色,将来的串口通信不再需要今天这样复杂的单片机编程。由于具有操作系统,只要安装好灵通即时通信软件就可以方便实现工业通信。

WIFI串口即时通信使物联网成为现实

WIFI串口即时通信包含两个部分:WIFI/串口转换和串口即时通信。其中WIFI/串口转换器把无线WIFI信号转换成为有线的RS-232串口信号,串口即时通信把RS-232串口信号通过即时通信软件传输到互联网的另外一端:控制端。这两部分都已经具有了具体的产品。WIFI/串口转换器有波仕电子的型号为WF232L的转换器。串口即时通信也已经有好灵通串口即时通信软件haolingtong和相应的USB/串口转换器硬件USB232HLT。

物联网其英文名称是“The Internet of things”,就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网还是一种互联网,只不过是物与物之间的互联网,而传统的互联网更多的是指人与人之 间的互联网。第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。由于物联网要连接的物品数量巨大,反复的插拔是不可能的,所以有线的连接方式几乎是不可行的。目前形成共识的无线连接方式是射频识别(RFID),但是由于还没有形成统一的国际标准,所以我们也可以认为已经形成IEEE802.11 b/g号国际标准的WIFI也是物联网无线连接方式的一种。还有,物联网不仅仅提供了物与物的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制,所以也离不开计算机。
目前国内的物联网“虚火”很大,主要体现在6个方面,即国内比国外热、政府比市场热、产业比应用热、股市比投资热、教育比科研热、硬件比软件热。越来越多的地方争相发展物联网,但人们还没有见过物联网具体是什么东西。有人预测未来的物联网是比现在的互联网大30倍的万亿元级规模的市场,可是实际上现在却没有什么实实在在的产品,多半业务都在概念层面,没有具体项目支撑。同样火热的还有资本市场,就在物联网纳入“十二五”规划的消息传出当天,物联网概念股即逆势走强。

“物联网”的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:1、要有数据传输通路;2、要有一定的存储功能;3、要有CPU;4、要有操作系统;5、要有专门的应用程序;6、遵循物联网的通信协议; 7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。 我们要把WIFI串口即时通信与上述6条进行一一对比看是否满足物联网的条件。首先我们要介绍一下WIFI/串口转换器以及haolingtong好灵通串口即时通信软件。

波仕WF232L无线WiFi/串口转换器实现无线AP的WiFi信号与RS-232、RS-485或RS-422串口之间的转换。WF232L采用高性能低功耗IEEE802.11b/g无线通信芯 片,内置高性能微处理器实现串口数据的透明传输,工作于2.4GHz全球开放ISM频段免许可证使用,可广泛应用于各种场合的短距离无线通信、工业控制领 域。产品本身可将自己的串口接到计算机后用配置程序进行通信速率、格式、编码等的设定,无须其它任何编程装置。WF232L既可以一对一通信,也可以多机 通信,多机通信方法相当于多个独立地址的串口。 haolingtong本身也是一款功能齐全的即时通信软件,每个用户分配一个好灵通号码,同时也对应一个串口,无论这个串口在世界的任何角落,只 要配这个串口的计算机可以上网。好灵通串口借助于互联网可以分布在全球,并且与用户自己的串行口对接,用好灵通软件建立“好友聊天”,并通过因特网将用户 的串口信号进行发送和接收。

现在对比6条:1、要有数据传输通路----基于互联网的即时通信;2、要有一定的存储功能----计算机硬盘;3、要有CPU----计算机的 CPU;4、要有操作系统----WINDOWS;5、要有专门的应用程序----串口通信程序;6、遵循物联网的通信协议----由于好灵通实现的是串 口透明传输,所以完全可以实现互通互连; 7、在世界网络中有可被识别的唯一编号----haolingtong为每个用户分配一个独一无二的好灵通号,并且每一个WIFI/串口转换器还有一个独 一无二的以太网MAC地址。

我们再从实现功能的角度来分析WIFI串口即时通信是否已经具备物联网设想的一部分功能。现在的互联网,是人们通过计算机,实现与人之联网。而未来 的“物联网”,将会改变我们现在的生活,并对节能将作出巨大贡献。比如物联网还可以让电饭锅、电冰箱等与网络相连,让电饭锅等实现智能化。比如电饭锅实现 “物联网”后,“你在北京出差时,上网敲击电脑,就可以让重庆家中的电饭锅煮饭”。物联网也被IBM称 为“智慧的地球”,物与物之间实现智能化,相当于遥控。你可以通过网络进行设置而“一劳永逸”。若建筑物使用物联网,比如空调、电灯等将由电脑来精确地调 控、开关,从而实现节能;你设置每周一吸尘器自动吸尘后,每周一,你在办公室上班,你的吸尘器就会在家中自动干活,将你的屋子打扫得一尘不 染;你也可以在办公室里,通过电脑打开家里的窗户透气。只要具备2个条件:1、物品具有RS-232或RS-485串口,2、电脑可以上网,那么借助于好 灵通串口即时通信软件和好灵通USB/串口转换器就可以轻易实现上述的设想。如果采用有线连接那么连WIFI/串口转换器都省了。

现在只剩下一个问题:成本。虽然目前希望每一件商品都带一个WF232L加haolingtong软件那确实是不太现实,但是可以从价值高的商品开 始实施,比如一个集装箱、一件大的家电。最终普及到每件商品乃至每件物品需要一个漫长的过程。软件的成本是易于降低的,一个haolingtong用户与 1万用户的成本差别远远没有这么大的数量级差别,也许小于10倍,也就是每个用户成本降低到低于0.001倍。硬件的成本也是可以大量降低的,也许会远远 出乎我们的预料。回顾一下1982年PC时代以来,硬盘的价格下降了360万倍,内存的价格下降了45000倍,CPU的性能提高了3500倍。我们完全 可以对未来的物联网成本充满乐观。


 

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