RS232轉(zhuǎn)TCPIP的TCP工作模式選擇

本文介紹在串口轉(zhuǎn)TCP/IP中如何使用各種TCP工作模式，根據(jù)不同的應(yīng)用如何進行靈活選擇TCP客戶端、TCP服務(wù)器、UDP、UDP組播。

1.TCP&UDP工作模式

　　TCP/IP是網(wǎng)際互聯(lián)的基本協(xié)議，TCP/IP實際涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的兩層：網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。IP屬于網(wǎng)絡(luò)層，而TCP屬于傳輸層，實際上TCP/IP協(xié)議還有另外部分協(xié)議即UDP協(xié)議，UDP協(xié)議和TCP協(xié)議共同組成了TCP/IP協(xié)議的傳輸層。而TCP協(xié)議有具有客戶端和服務(wù)端兩種工作模式。在RS232/RS485聯(lián)網(wǎng)模塊應(yīng)用中，主要在UDP、TCP客戶端、TCP服務(wù)器3種模式之間進行選擇。如圖1所示。

1.1 TCP和UDP的區(qū)別和比較

圖1.TCP&UDP各種工作模式演示

　　TCP（Transmission Control Protocol）是可靠連接協(xié)議。我們可以用打電話來類比TCP協(xié)議。使用TCP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，首先需要建立連接；就如在通電話前需要先撥通電話一樣。TCP是可靠傳輸?shù)?，即你傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有誤或者丟失，則會自動重新傳輸以保證數(shù)據(jù)正確；這正如打電話的時候，如果信號不好，收方會說：“聽不清，請再說一遍。”

　　UDP（User Datagram Protocol）是報文傳輸協(xié)議。我們可以用手機短信來類比UDP協(xié)議。使用UDP協(xié)議，你無需先征得對方的同意（無需先建立連接），可以隨時發(fā)送。但是UDP協(xié)議是不可靠傳輸?shù)?，你發(fā)送出去的數(shù)據(jù)不能夠保證正確地被對方收到；

　　所謂“正確接收”，它包括3方面的內(nèi)容：1.丟失問題：數(shù)據(jù)丟失后可以重傳。2.誤碼問題：數(shù)據(jù)內(nèi)容錯誤能被檢測并重新發(fā)送。3.順序問題：UDP無法保證數(shù)據(jù)的順序，例如在發(fā)送長文字的短信的時候，有可能后半部分短信內(nèi)容先收到，然后再收到前半部分短信內(nèi)容。這給接收者較大的迷惑，TCP協(xié)議沒有這個問題。

UDP協(xié)議的也有自身優(yōu)點。1.簡單性、方便性，UDP協(xié)議非常類似串口通信，因為串口發(fā)送數(shù)據(jù)本身基于非連接（報文）的。此時在串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的時候，使用UDP協(xié)議符合原來的思維。2.UDP協(xié)議具有廣播、組播功能，可以實現(xiàn)一對多通信。

表1. TCP與UDP的區(qū)別 

1.2 TCP客戶端和TCP服務(wù)器的區(qū)別

　　在選擇TCP進行通信的時候，通信的雙方，必須一方為TCP客戶端（TCP Client），一方為TCP服務(wù)器（TCP Server）。以打電話來類比，打電話的人是TCP客戶端，接電話的一方為TCP服務(wù)器。TCP/IP協(xié)議中的IP地址類似電話號碼，而TCP/IP中的端口號類似電話分機號。客戶端（撥電話者），首先需要知道對方的IP地址和端口（電話號碼和分機號），先連接上TCP服務(wù)器端（接聽者的電話摘機），才能進行數(shù)據(jù)傳輸（通話）。和一般電話不同，在這里TCP服務(wù)器可以同時接入多個TCP客戶端，就如有多路線路的電話，不會因為一路電話在接通中而不能接入其它電話。

　　在ZLSN聯(lián)網(wǎng)模塊的RS232轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)中，TCP的長連接和短連接。TCP長連接就是連接建立后不斷開，直到斷電。TCP短連接是指需要通信的時候建立連接，通信完畢后立即關(guān)閉連接。

2.工作模式的選擇

2.1 TCP和UDP的選擇

　　TCP協(xié)議有很多優(yōu)點，這里只介紹何時使用UDP協(xié)議。

1.節(jié)省上位機的線路資源。在ZLSN模塊的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)應(yīng)用中，如果選擇TCP協(xié)議，且為TCP客戶端的話，那么TCP連接是在模塊上電之后就開始連接的，屬于“長連接”。這就使得TCP協(xié)議一直占用一條通信線路（一個socket接口），如果聯(lián)網(wǎng)模塊個數(shù)很多（例如上萬個），那么用TCP協(xié)議占用較多資源。

2.簡化上位機編程的復(fù)雜性?；赨DP的socket編程相對于TCP要簡單些。

3.需要廣播或者組播的應(yīng)用。

2.2 客戶端和服務(wù)器的選擇

1. 一個監(jiān)控中心還是多個監(jiān)控中心。

　　一個監(jiān)控中心：在單個監(jiān)控中心的集中監(jiān)控系統(tǒng)中，分散在各個采集點的ZLSN模塊將采集數(shù)據(jù)傳送到中心計算機，此時最好采用ZLSN模塊為TCP客戶端的方式，因為此時每個模塊只要設(shè)置一個目的IP（中心計算機的IP地址）即可。當然也可以采用中心為客戶端、模塊為服務(wù)端方式，但是此時中心必須記住每個模塊的IP地址，不利于系統(tǒng)的延展性和配置的靈活性。

　　多個監(jiān)控中心：現(xiàn)在有多個中心計算機需要監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)模塊，由于TCP客戶端模塊只能連接一個中心，所以多個中心無法監(jiān)控一個模塊（除非或者采用卓嵐的“硬件TCP/IP協(xié)議棧”功能，讓模塊可以根據(jù)需要連接到不同的中心）。此時應(yīng)該采用模塊為客戶端的方式。

2.知道對方IP地址。如果通信的AB雙方中如果有一方A不知道對方B的IP地址，那么A必須作為客戶端。這是因為A不知道B的IP地址，也無法進行連接操作。在ZLSN聯(lián)網(wǎng)模塊大量應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)中，ZLSN聯(lián)網(wǎng)模塊的IP地址通過動態(tài)獲取，所以中心并不知道所有模塊的IP地址，所以此時模塊應(yīng)該作為客戶端。

3.主從關(guān)系。在主從關(guān)系的通信模式中，主機總是先發(fā)送數(shù)據(jù)，從機給出應(yīng)答。在TCP短連接應(yīng)用中，主機應(yīng)該采用客戶端。這是因為短連接采用有數(shù)據(jù)發(fā)送的時候建立TCP連接的方式，只有主機才知道何時需要發(fā)送那個數(shù)據(jù)合適需要建立連接，所以主機為客戶端。

2.3 TCP短連接和TCP長連接的選擇

　　TCP短連接由于占用的TCP線路資源少，一般效率優(yōu)于長連接。但是以下情況下采用長連接：通信的雙方?jīng)]有主從關(guān)系。任何一方都有首先發(fā)送數(shù)據(jù)的可能，所以要保持TCP連接一直保持。選擇長連接的時候需要注意，在連接建立到當前，中間網(wǎng)線是否有斷開，需要時時檢測連接的可用性，短連接無該問題，使用較為方便。