Как работает NPort?
Не знаете, чем отличаются режимы работы NPort, и какой выбрать? Мы всё объяснили!
Данная статья поможет понять принцип действия NPort, правильно выбрать режим работы и понять назначение каждого из них
Сервер последовательных интерфейсов – что это?
Для рядового пользователя NPort представляет собой устройство, которое пробрасывает данные между локальной сетью Ethernet и последовательным портом устройства (COM-портом).
Обычно, особенно в англоязычной литературе, такие устройства называют серверами последовательных интерфейсов. Используется слово «сервер», потому что устройства собирают на себя данные с одного или нескольких последовательных портов, а потом, обработав, передают дальше по сети. При этом такие приборы подменивают данные на 1-м (физическом) и 2-м (канальном) уровне модели OSI, преобразовывая среду передачи и форматы кадров между стандартами Ethernet и RS-232/422/485. В контексте такого взгляда на функционал понятие «сервер» скорее синоним слова «буфер», а не компьютер (сервер в классическом понимании обычно выполняет немного другие задачи, а именно: предоставление общего доступа к ресурсам и услугам).
В русскоязычной среде больше прижились понятия «преобразователь» или «конвертер» последовательных интерфейсов, что, в принципе, лучше передаёт смысл задач, выполняемых такими устройствами, но не принцип их работы. На самом деле многие не знают, как происходят эти преобразования, из-за чего пользователи иногда сталкиваются с проблемами при использовании серверов/конвертеров/преобразователей (полюбившееся подчеркнуть) последовательных интерфейсов.
Как работает NPort?
Упаковка данных и буфер памяти
Одна из проблем, с которой сталкиваются производители преобразователей последовательных интерфейсов – различие в скоростях передачи данных по сети Ethernet (10/100 Мбит/с) и последовательной линии связи RS-232/422/485 (до 921.6 кбит/с). Поэтому данные, приходящие на COM-порт сервера последовательных интерфейсов, помещаются в буфер памяти, где хранятся до его переполнения/получения спец. символа/истечения времени хранения.
После этого все данные из буфера “упаковываются” в IP-пакет и передаются по Ethernet-сети в рамках TCP- или UDP-сессии.
К данным добавляется заголовок TCP-сегмента: — Data over TCP
Работа драйвера NPort
Для работы NPort в режиме виртуального COM-порта на компьютере обязательно должен быть драйвер. Он инсталлируется на вычислительную машину автоматически при установке утилиты NPort Administrator или NPort Windows Driver Manager. Читайте также: В чем отличие NPort Administrator и NPort Windows Driver Manager?
При отправке информации через приложение драйвер перехватывает данные, отправляемые на COM-порт, упаковывает их в пакеты TCP/IP и затем отправляет через сетевую карту ПК.
При приеме данных с COM-порта драйвер принимает данные, приходящие на сетевую карту ПК, распаковывает TCP/IP пакет и передает приложению в корректном для приложения формате.
Таким образом на аппаратном уровне компьютер общается только с Ethernet-сетью, в то же время на программном – приложение на ПК отправляет данные в том же виде, как если бы работало с реальной платой с COM-портами, вставленной в PCI-слот машины.
В свою очередь на другом конце соединения NPort принимает Ethernet-кадры, затем распаковывает IP-пакет, отбрасывает TCP-заголовок и затем прозрачно отправляет оставшиеся данные на соответствующее последовательное устройство, подключенное к одному из последовательных портов NPort.
Как выбрать режим работы NPort?
NPort поддерживает 11 групп режимов работы для различных задач. Диаграмма ниже поможет правильно выбрать режим работы.
Принято считать, что именно обилие режимов сделало NPort самым продаваемым сервером последовательных интерфейсов в мире.
Рассмотрим все это подробнее в отдельных мини-статьях.
Режимы, для работы которых требуется установка драйвера:
Эти режимы можно назвать классическими, и их основная задача – оснастить современные компьютеры, у которых есть только Ethernet-порт виртуальным COM-портом, чтобы продолжать использовать программы, написанные под старое оборудование.
Socket режимы:
Эта группа режимов используется в случае, если Ваше приложение или устройство поддерживает стек TCP/IP. Они представляют прямой доступ к серверам последовательных устройств через сети TCP/IP без предварительной установки драйвера.
Специальные режимы:
Эти режимы используются для частных случаев, понятных из названий. Более подробную информацию о них можно получить, кликнув по ссылкам.
Как настроить NPort? Функции и секреты
В статье рассматриваем настройку самых востребованных режимов работы: RealCOM — виртуальный СОМ порт на ПК, TCP Client, TCP Server.
Не путайте NPort со шлюзами MGate. NPort преобразует только интерфейсы СОМ в Ethernet и не изменяет данные, а MGate преобразует интерфейсы и протоколы, подробнее в статье об отличиях NPort и MGate.
Содержание:
Видеообзор возможностей NPort
Специалисты IPC2U сделали настолько подробный обзор конфигурации NPort, насколько это возможно. В видео показаны пошаговые действия по настройке NPort с помощью бесплатной утилиты и рассмотрены режимы работы (с подробным описанием и анимированным иллюстрациями). В ходе ролика мы подключим модуль M-7055D, который работает по протоколу Modbus RTU, и отправим на него команду для включения дискретных выходов. Также рассмотрим, как проверить правильность работы NPort без необходимости подключать дополнительные модули.
Дополнительно в третьей части видео показаны «секреты» NPort: расширенные функции, о которых мало кто знает, но именно они способны избавить вас от многих причин головной боли инженеров и проектировщиков.
Настройка NPort
Режим RealCOM
Для работы с NPort IA5150 в режиме RealCOM установите драйвер или NPort Administration Suite .
Сначала нужно настроить NPort, а затем добавить СОМ порт либо через драйвер, либо через NPort Administration Suite.
Если вы используете драйвер, то после настройки NPort вы увидите СОМ порт в диспетчере устройств. Если вы используете NPort Administration Suite для добавления СОМ порта, то СОМ порт в диспетчере устройств не отображается.
Настроим NPort в режим RealCOM и добавим виртуальный СОМ порт через NPort Administration Suite. Также можно использовать WEB-интерфейс для настройки.
Найдем NPort выделив поле Configuration и нажав кнопку Search.
После этого нужно разблокировать NPort: нажать правой кнопкой на нем, выбрать Unlock и ввести пароль из документации.
Далее выделяем наш NPort и нажимаем кнопку Configure.
В этом окне можно изменить настройки NPort, достаточно поставить галочку возле поля Modify.
Во вкладке Network можно изменить IP адрес NPort.
Во вкладке Serial настраиваются параметры COM порта: его скорость, тип интерфейса и др.
Для режима RealCOM скорость COM порта будет автоматически изменяться при открытии СОМ порта, а в других режимах здесь нужно указать правильную скорость.
Перейдем во вкладку Operation Mode для настройки режима работы конкретного COM порта.
Выберем режим работы RealCOM, а другие параметры оставим по умолчанию.
После сохранения настроек, NPort перезагрузиться и издаст характерный звук.
Далее добавим виртуальный СОМ порт на ПК (также для этого можно использовать драйвер NPort).
Выделим поле COM Mapping и нажмем кнопку Add.
В программе появится NPort и он будет иметь синий цвет, что значит эта настройка еще не сохранена.
Вы можете изменить номер СОМ порта через кнопку Configure.
После установки всех настроек сохраним их, нажав на кнопку Apply.
Надпись стала черного цвета, что означает все изменения были сохранены.
Для работы с СОМ портом нужна программа, которая позволит открыть СОМ порт и отправить в него данные. MOXA предлагает воспользоваться бесплатной утилитой PComm Lite .
Для проверки работы NPort можно воспользоваться рекомендациями ниже.
Режим TCP Client
Для режима TCP Client во вкладке Serial нужно указать правильную скорость, т.к. она сама не перестраивается.
Во вкладке Operation Mode нужно выбрать режим TCP Client.
Для правильной работы нужно указать IP адрес TCP Server с которым будет установлено соединение и TCP порт. Остальные параметры можно оставить по умолчанию.
Режим TCP Server
Для режима TCP Server во вкладке Serial нужно указать правильную скорость, т.к. она сама не перестраивается.
Во вкладке Operation Mode нужно выбрать режим TCP Server.
Для правильной работы нужно указать TCP порт по которому будет подключаться TCP Client.
Остальные параметры можно оставить по умолчанию.
Как проверить работает ли NPort?
Для проверки RS-232 можно воспользоваться простым способом, достаточно замкнуть контакты RX и TX между собой, что позволяет сделать петлю. Тогда все переданные данные в NPort будут возвращены обратно.
Откройте программу PComm Terminal Emulator , во вкладке Port Manager откройте СОМ порт, соответствующий NPort(в режиме RealCOM). Скорость и другие параметры можно оставить по умолчанию, т.к. драйвер автоматически применяет такие же параметры на NPort.
Мы отправили несколько единиц в СОМ порт и получили их обратно, также видим одинаковые значения счетчиков TX и RX, что подтверждает получение всех отправленных данных.
Подтягивающие и согласующие резисторы
В некоторых моделях NPort есть встроенные резисторы, которые обеспечивают правильную работу линий RS-422/485.
Согласующий резистор или терминатор 120 Ом – ставится в начале и конце линии для предотвращения отражения сигнала от конца линии и искажении полезного сигнала в RS-422/485.
Подтягивающие резисторы (pull high/low resistors) – предназначены для ограничения тока, протекающего по сигнальным цепям, и чтобы сделать состояние цифрового входа по умолчанию высоким или низким.
NPort IA5150 не имеет встроенных резисторов, но у некоторых моделей они есть, пример для других моделей:
Распиновка разъема NPort IA5150
Если у Вас есть вопросы по продукции МОХА, обращайтесь по телефону: +7 (495) 419-1201 или по e-mail: russia@moxa.pro
Связанные материалы
База знаний / F.A.Q
- Найдите распиновку на подключаемое устройство и на NPort. MOXA придерживается стандартов и определяет сигнал B как положительный, а сигнал A как отрицательный. Во всех устройствах MOXA с разъемом DB9 сигнал B выведен на PIN3, сигнал A на PIN4.
Соедините положительный сигнал (B) NPort с положительным сигналом (B) устройства и отрицательный сигнал (A) NPort с отрицательным сигналом (A) устройства.
Некоторые производители используют не стандартное обозначение выводов, и возможно, придется поменять местами контакты A и B.
Известно, что такая ситуация возникает с устройствами, построенными на микросхеме Maxim MAX483.
NPort серии 5000 поддерживает до 4-ех одновременных подключений.
Серии NPort 5000A (Advanced), NPort 6000 и выше поддерживают до 8-ми одновременных подключений.
Для отображения оборудования в MXview надо включить SNMP на самих устройствах, потому что по умолчанию зачастую оно выключено.
В качестве преобразователя USB – UART в UPort 1150 используется микросхема TUSB3410 производства Texas Instruments.
MTBF (среднее время между отказами) является индикатором надежности.
Для расчета значения MTBF MOXA использует стандарт Telcordia (ранее известный как Bellcore).
Значения MTBF можно посмотреть в карточке товара на нашем сайте или в спецификации на оборудование.
Вы также можете получить официальный отчет MTBF, направив обращение на нашу почту russia@moxa.pro
О стандарте Telcordia
Метод основан на военном стандарте MIL-HDBK 217, но с изменениями и дополнениями для учёта параметров, полученных в режиме реальной коммерческой эксплуатации оборудования, и при этом также содержит обновленную информацию о надежности компонентов. Методика сфокусирована на прогнозировании надёжности системы с учётом характеристик отдельных составляющих путём присвоения различных значений интенсивности отказов каждому электронному компоненту, а также присвоением соответствующих значений интенсивности отказов для характерных стрессовых условий (например – температуры), определённых на основании анализа результатов стрессовых испытаний.
Хотя значение MTBF является показателем надежности, тем не менее, оно не отражает предполагаемый срок эксплуатации изделия.
Стандартный пароль NPort по умолчанию: moxa
(Раньше был пустым).
Для сброса пароля и возврата к заводским настройкам NPort нажмите и удерживайте кнопку Reset в течение 5 секунд. Иного способа восстановить забытый пароль NPort не существует.
Серийный номер — ряд символов, расположенный после слов «Production S/N:»
Если у вас есть NPort с двумя или более портами, то вы можете при необходимости переслать данные, приходящие на один из его COM-портов, в другой COM-порт.
Для этого необходимо выбрать режим работы портов TCP Server и TCP Client.
Последнюю версию драйверов для UPort всегда можно скачать с сайта производителя www.moxa.com
Драйвера для UPort 1100/1200/1400/1600 по ссылке.
Драйвера для UPort 2000 по ссылке.
Количество COM-портов зависит от того, какой драйвер используется.
NPort Administrator поддерживает до 256 COM портов.
NPort Windows Driver Manager поддерживает до 4096 COM портов.