WIFI串口通信的发展

   WIFI串口通信的发展

                                   武汉波仕电子公司--代

目前计算机、智能手机等已经普及WIFI接口，即使没有有线以太网RJ-45接口也得有无线WIFI接口。WIFI已经开始逐步取代传统的RJ-45网口、部分USB口以及RS-232串口等。WIFI将是未来PC机、智能手机最重要的通信接口，用于实现通信以及存储、编程等。WiFi通信是一个功能非常强大、用途非常广泛、价格足够便宜、市场非常巨大的技术，本文仅仅只涉及WiFi串口通信，本文的串口既不是通用串口总线USB、也不是计算机硬盘接口的SATA串口,而是工业通信的RS-232或者RS-485/422串口。本文以波仕电子的产品为例介绍了WiFi串口通信产品的发展过程以及探讨未来的发展方向。

WiFi串口通信产品的需求来源于有线的以太网串口转换器的升级换代。以太网串口转换器也叫以太网串口服务器，是一种把RJ-45以太网口转换为RS-232/RS-485串口的产品，可以实现TCP/IP协议与RS-232协议之间的透明转换，也就可以把串口产品接入以太网。在有线以太网串口转换器已经出现并且打开市场之后，厂家很自然就想到了将有线的以太网升级到无线的以太网---这就是WiFi串口通信产品了。

无线的产品与有线产品相比优势在于无需布线所以使用更加方便，但是WiFi串口产品本身却比有线的以太网串口转换器复杂。WiFi串口之所以复杂，是因为它涉及到两个领域：属于IT的无线WiFi技术以及属于工业通信的RS-232/RS-485串口通信。可以想象，用传统的工业控制产品的小批量多品种思路去构建带WiFi的串口产品，与让低价大批量生产的WiFi网卡生产线专门为工业通信特别生产出带串口的WiFi产品，这两种思路是完全不同的。这需要在成本、技术、易用性之间进行巧妙的平衡。

波仕的最早的WiFi串口通信产品是WF232I型无线WiFi/串口转换器。WF232I可以直接接计算机的WIFI网卡，不通过无线路由器AP。此时WF232I就相当于是计算机扩展出来的一个无线RS-232/485/422口。计算机无线扫描，找到WF232I无线信号。用浏览器打来 参数设置界面。将工作模式设置为TCPS(服务器)模式。此时WF232I作为TCP服务器，计算机作为TCP客户端。记住设置的串口通信速率和端口号，其它为复位后的默认值。最后设置保存并且设备复位以便设置有效。再运行虚拟串口软件后，WF232I就成为了本地计算机的COM串口，可以使用“串口调试助手”等直接通信了。

  WF232I也可以与无线路由器AP配合使用。如果多个WF232I接在同一个无线AP上就可以实现多个WF232I之间的无线通信。同一个无线路由器AP接多个WF232I时，只需要将WF232I的IP地址的最后一位进行更改为不同的值即可。

 WF232I还可以与云路由器配合实现通过互联网的云串口无线通信。云路由器是一种带有专用域名的无线路由器，有专用服务器随时把这个专用域名动态解析为IP地址。设置方法与通过路由器AP的通信类似，但是要填上专用域名等，还要在浏览器中将工作模式改为 TCPC（客户端）模式，浏览器中的其它设置一样 。如果要对互联网远端的接在云路由器上的WF232I实现串口通信，还要对本地计算机和本地无线路由器进行对应的设置。工作模式选TCPC(客户机)。目标域名就是互联网远端的云路由器的固定域名。网关IP地址为本地无线路由器的IP地址。DNS地址为当地互联网域名解析服务器地址。

 理论上只要有足够多的互联网IP地址，那么WF232I之类的产品就有望成为未来的物联网巨大市场的基础部件进而成为事实标准。事实上，只有IPv6才最有可能提供足够多的互联网IP地址，但是产品没有提供对IPv6的支持。另外设置过于过于复杂和专业化，排斥用户对已有的其它同类产品的使用习惯，比如不兼容有线以太网串口转换器的设置方法。物联网是非常可能成为下一个匹敌互联网的巨大新兴市场，但是是否一定是用WiFi串口来连接“物”还有待市场的自然发展结果的验证。过早进行人为的界定的产品往往会被将来的发展事实打折扣。就像十年前，Wal-Mart（沃尔玛）准备强制供货商在2005年1月1日前必须使用RFID（无线射频设别装置）来代替现有的条码，事实证明迄今也无法实现。现实的发展反到是二维条码受到了广泛欢迎和使用。

我们认为，在物联网还没有广泛使用WiFi串口进行“物”的连接之前，工业控制和工业通信领域是WiFi串口大显身手的市场，但是工业控制和工业通信领域使用的WiFi串口转换器必须体现在两个方面：简单、可靠。把复杂的东西变简单，向来不是容易的事。以“简单、可靠”为宗旨，波仕电子又推出了最新的系列WiFi串口转换器。     波仕电子的新一代WF232L型WiFi单串口转换器和WF2232L型WiFi双串口转换器具有与有线以太网串口转换器完全一样的设置软件和使用方法。以前在WiFi串口转换器与有线以太网串口转换器之间，似乎有一道难以逾越的鸿沟。撇去技术，WiFi串口的本质不过是计算机或智能设备通过WiFi网卡扩展出的无线串口，而以太网串口转换器则是有线以太网卡扩展出的串口。作为无线串口，WiFi串口转换器的优势是可以大幅降低布线成本、提升使用的灵活性，这种优势主要依赖于成熟的以太网串口通信协议转换技术以及广泛应用的WiFi技术。WF232L和WF2232L外形相同，设置软件和虚拟串口软件相同，使用方法也一样，只不过是单串口与双串口的区别。下面仅以WF2232L为例说明。

WF2232L设置软件和测试软件完全同波仕的ETH2232L系列有线以太网双串口转换器，大大简化了产品使用。它将计算机的无线WiFi信号直接转换为2路RS-232/RS-485，可以虚拟成为本地串口，支持串口透明传输。WF2232L相当于是无线的以太网串口转换器，应用于各种场合的短距离无线通信、工业控制领域。产品通过WIFI连接到计算机后可以用配置程序或者网页进行通信设置。 WF2232L直接接计算机的WIFI网口，不必通过无线路由器AP。计算机无线扫描，找到WF2232L无线信号。成功连接以后，WF2232L的设置方法完全同波仕ETH2232L系列产品。如果有多台计算机都同时连接到了一个WF2232L，相当于多台计算机共用了这个WF2232L的双串口。WF2232L的“虚拟串口软件”也很简单。运行Com-Red.exe ，安装后填写COM口号、IP地址（比如192.168.0.7）和本地端口号（比如1024和1025），按“Activate”后生效。设置好后则会在计算机的“设备管理器”中查看到2个COM口。      为了使用更加简单，为此波仕电子又推出了一种体积更小的无线有线通用的网络串口转换器AP232L，既可以实现无线WiFi与串口的转换也可以实现有线RJ-45以太网与串口的转换。AP232L体积非常小，只有(57*57*31mm)。

用计算机或者智能设备的有线RJ-45或者无线WIFI网卡搜索AP232L并且连接，即可进行设置并且扩展出串口。AP232L可以完全采用有线以太网连接来进行页面设置，AP232L的出现进一步简化了WiFi串口转换器。AP232L默认的IP地址为：192.168.1.1。用浏览器打开这个IP地址，页面非常简单，在“网络串口”选项下设置串口的TCP工作模式、端口号、波特率等，只要用户会使用浏览器就肯定会设置AP232L。AP232L是迄今为止设置最为简单的WiFi串口产品。串口包括DB-9针的RS-232口和接线端子的RS-485/422口。AP232L可以虚拟成为本地串口，支持串口透明传输。AP232L的“虚拟串口软件”与WF232L的完全一样。设置好后则会在计算机的“设备管理器”中查看到一个新的COM串口。

AP232L内部带Linux操作系统，是业界首款带操作系统的WiFi串口转换器。AP232L的出现标志着WiFi串口转换器进入智能时代，用户可以通过改写设置或者附加程序来加强或者改变产品的功能。比如AP232L带DDNS（动态域名解析）功能，这就意味着用户可以加入“花生壳”之类的动态域名解析软件实现通过互联网对AP232L串口的通信！

如果还要预测WiFi串口通信的未来发展，它必须是超过现有的产品的。目前的WiFi串口转换器如果还有什么需要改进的话，就是要能够直接使用浏览器网页来进行串口通信。这样再与互联网DDNS功能并用，我们就可以通过访问网页来控制互联网上的AP232L的串口了！这是真正实用的云串口通信方案。另外如果将来有一天真的会出现物联网配套使用WiFi串口转换器作为标准接口，那么一定会出现芯片级的产品。但是也不必过于乐观，射频芯片体积的减小是一件很困难的事情，因为射频干扰问题，另外天线很难做小。可以预料的是，无线的WiFi串口转换器几年后必将严重挤占有线的以太网串口转换器的市场，正如更或许你是在使用无线WiFi上网来阅读本文而不是像从前使用有线上网一样。同样你也可能是在用3G网络上网而不是用WiFi，所以WiFi串口通信将来也有可能会被3G串口通信部分取代或者说发展到3G乃至4G阶段。依赖无线运营商的3G网络相对于WiFi具有一个按流量或者时间计费的弊病，这对于需要一直联机的工业串口通信来讲是不受欢迎的。另外3G依赖于无线运营商的信号，往往城市信号强，偏远地区信号弱甚至无信号，这对于偏远现场工业通信也是一个需要斟酌的因素。WiFi如果组成无线局域网，则通信费用为0，而即使接入互联网，费用也低于3G。

作为一种无线扩展串口功能，WiFi串口通信面临着蓝牙串口通信的正面竞争。蓝牙通信也已经成为智能手机的标准配置，新的笔记本计算机也基本上带蓝牙了。蓝牙可以非常方便地扩展系列外设：鼠标、键盘、耳机和音响等等。蓝牙虽然也可以扩展串口，但是存在以下缺点：1、距离小于10米。这是智能手机或者笔记本标配2.0和3.0版本蓝牙发生器的通信距离。虽然有号称100米的所谓4.0版本的蓝牙装置，但是如果发射器就只有10米那么4.0版本蓝牙装置的100米也只能够当10米来用，除非更换发射器。WiFi通信距离一般为100米，而且WiFi还有可将距离增加到数千米的专业发射器和专业天线。而蓝牙即使加天线也没有用，3.0仍然最远为10米，4.0仍然最远为100米。2、蓝牙通信协议远不如WiFi的TCP/IP协议便于用户的开发。TCP/IP协议是WiFi和以太网的协议，也是互联网的协议，而蓝牙通信协议相对来讲就非常封闭了。3、蓝牙无法扩展多串口。如果WiFi多串口转换器可以用IP地址和端口号来区分多串口，那么一个蓝牙发射器接多个蓝牙串口转换器在串口通信程序上如何识别？多个蓝牙发射器各自对应接一个蓝牙串口转换器又如何区分蓝牙发射器？目前我还没有见到蓝牙多串口转换器的产品。综上所述，蓝牙或许在接其它外设方面具有优势，但是蓝牙串口还是不如WiFi串口可靠、距离远、开发简单方便以及功能强。特别是在工业通信领域，WiFi串口通信代表着无线串口通信的未来。

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