Solutions matérielles et logicielles pour les communications UART sur l’Ethernet

Mis à jour : Jan 27, 2025

L’UART (pour émetteur/récepteur asynchrone universel) et l’Ethernet sont deux technologies de communication de données couramment utilisées. L’Ethernet permet de transférer des données à haut débit sur un réseau, et l’UART offre la possibilité d’établir une communication série entre des périphériques. Les utilisateurs sont souvent confrontés à des problèmes lors de l’intégration de l’UART à des systèmes communiquant à l’aide de la technologie Ethernet.

Cet article s’intéresse aux méthodes matérielles et logicielles permettant d’établir des communications UART sur l’Ethernet et explique quelles techniques sont les plus adaptées aux différents cas d’utilisation.

Comment connecter l’UART à l’Ethernet

Pour établir une communication UART sur l’Ethernet, il est nécessaire de convertir les signaux UART en un protocole adapté à la transmission de données sur l’Ethernet. Un adaptateur série vers Ethernet permet d’effectuer cette conversion. Les adaptateurs UART vers série sont parfois appelés ponts UART vers Ethernet ou serveurs de périphériques. Les solutions suivantes sont les meilleures pour établir une communication UART sur l’Ethernet.

Installer un adaptateur série vers Ethernet

Un adaptateur série vers Ethernet permet de connecter des périphériques UART tels que des capteurs ou des microcontrôleurs à un réseau Ethernet. L’adaptateur fait office de pont entre le réseau et les périphériques. Un adaptateur permet à des périphériques UART de transmettre des données sur l’Ethernet comme s’ils étaient connectés à un port série physique.

Suivez ces étapes pour installer un adaptateur UART sur l’Ethernet :

Choisissez un adaptateur : De nombreux adaptateurs série vers Ethernet sont disponibles, produits par des entreprises telles que Lantronix (XPort), Moxa (NPort) et Digi (ConnectPort).
Connectez un périphérique UART à l’adaptateur : Connectez les broches UART (TX, RX, GND) au port série de l’adaptateur.
Connectez l’adaptateur à l’Ethernet : Connectez le port Ethernet de l’adaptateur au réseau local.
Configurez les paramètres de l’adaptateur : Utilisez l’interface de configuration de l’adaptateur pour définir notamment l’adresse IP et les paramètres du port.
Activez la communication logicielle : Utilisez une application telle qu’un émulateur de terminal supportant les connexions TCP/IP pour établir une communication Ethernet avec le protocole UDP ou TCP.

Avantages :

Simplicité d’installation : Un adaptateur UART vers Ethernet peut être connecté et utilisé instantanément, et des modèles préconfigurés sont disponibles.
Compatibilité avec de nombreux protocoles : Des communications TCP/IP et UDP/IP sur l’Ethernet peuvent être établies avec un adaptateur matériel.
Accès à distance : L’adaptateur permet d’accéder à distance à des périphériques UART sur un réseau.

Inconvénients :

Coût : Les adaptateurs UART vers Ethernet de qualité peuvent coûter cher.
Latence : Le processus de conversion peut entraîner une latence indésirable.

Fabriquer un adaptateur UART vers Ethernet

Vous pouvez fabriquer un pont UART vers Ethernet personnalisable pour une somme modique en utilisant un microcontrôleur ou un circuit logique programmable (FPGA) équipé d’interfaces UART et Ethernet.

Composants nécessaires :

Microcontrôleur : Un microcontrôleur tel qu’un Raspberry Pi, un STM32 ou un ESP32 compatible avec l’Ethernet ou le Wi-Fi et doté d’un port UART.
Interface Ethernet : Si votre microcontrôleur n’est pas équipé d’une interface Ethernet, vous pouvez utiliser un module Ethernet UART tels que l’ENC28J60 ou le Wiznet W5100.
Micrologiciel : Vous devez développer un micrologiciel ayant ces fonctionnalités :
- Possibilité de lire les données transmises par le port UART ;
- Possibilité d’envoyer et de recevoir des données Ethernet sur le réseau ;
- Capacité à convertir les données UART en paquets Ethernet TCP/UDP ;
- Capacité à convertir les données Ethernet en signaux UART.

Étapes d’installation :

UART vers Ethernet : Le microcontrôleur reçoit les données UART et les encapsule dans des paquets TCP ou UDP pouvant être transmis sur l’Ethernet.
Configuration du réseau : Attribuez une adresse IP à votre périphérique et configurez le réseau de manière à pouvoir établir une communication.
Réception et conversion des données : Un microcontrôleur ou un appareil similaire reçoit et extrait les données UART provenant de l’interface Ethernet avant de les transmettre via l’UART.

Avantages :

Personnalisation : Vous avez le contrôle total sur la transmission des données.
Flexibilité : Vous pouvez ajouter des fonctionnalités telles que la gestion des erreurs ou le chiffrement pour améliorer les communications.
Coût : Cette solution peut s’avérer moins coûteuse si vous disposez de microcontrôleurs et de composants Ethernet.

Inconvénients :

Complexité : L’intégration de la logique de communication et la gestion des protocoles peuvent s’avérer fastidieuses.
Temps de développement : Concevoir, développer et tester la solution peut demander beaucoup de temps.

Utiliser un ordinateur monocarte tel qu’un Raspberry Pi

Un ordinateur monocarte (SBC pour Single-Board Computer) tel qu’un Raspberry Pi supportant la connectivité Ethernet peut faire office de pont UART vers Ethernet et de périphérique récepteur.

Comment configurer un ordinateur monocarte comme un adaptateur UART vers Ethernet :

Matériel : Connectez le périphérique UART au Raspberry Pi à l’aide d’un adaptateur USB vers UART. Vous pouvez également connecter directement les broches GPIO du périphérique au connecteur UART de l’ordinateur monocarte.
Réseau : Connectez le Raspberry Pi au réseau via son interface Ethernet ou Wi-Fi.
Logiciel : Transmettez les données UART sur l’Ethernet à l’aide d’un logiciel Raspberry Pi tel que socat ou ser2net. Vous pouvez utiliser ser2net pour demander à un serveur TCP de détecter la communication Ethernet entrante et de rediriger les données vers un périphérique UART.

Avantages :

Abordable : Utiliser un Raspberry Pi et un adaptateur USB vers UART est une solution bon marché.
Flexible : L’installation et la personnalisation peuvent être effectuées avec des outils open source.
Performant : Le Raspberry Pi peut effectuer des tâches additionnelles telles que l’enregistrement des données ou le changement de protocole.

Inconvénients :

Taille et consommation d’électricité : Un Raspberry Pi peut être surdimensionné par rapport à vos besoins ou consommer trop d’électricité pour établir une simple communication UART vers Ethernet.
Connaissances requises : L’installation implique de connaître l’environnement Linux.

Utiliser le logiciel Serial to Ethernet Connector

Serial to Ethernet Connector est un logiciel pouvant servir d’adaptateur UART sur l’Ethernet pour établir des communications entre un périphérique série et un réseau Ethernet. Intéressons-nous de plus près à cette solution de communication UART vers Ethernet.

Comment fonctionne le logiciel Serial to Ethernet Connector

Le logiciel Serial to Ethernet Connector créé des ports série virtuels pouvant être intégrés à un réseau Ethernet. Le port série virtuel convertit les signaux UART en un protocole adapté à la communication réseau, généralement TCP/IP ou UDP.

Voici comment Serial to Ethernet Connector permet d’établir une communication UART sur l‘Ethernet.

Intégration de ports COM virtuels : Le logiciel créé des ports série virtuels reproduisant le comportement de ports physiques sur un ordinateur. Les ports virtuels sont associés à un canal de communication Ethernet à l’aide des protocoles TCP ou UDP pour transmettre les données entre les périphériques sur le réseau.

Encapsulation des données UART : Le logiciel encapsule les données UART avec le protocole TCP/IP ou UDP avant qu’elles ne soient transmises sur l’Ethernet via le port série virtuel. Le périphérique récepteur effectue l’inverse en décompressant les données et en les convertissant en signaux UART au niveau du port série virtuel.

Communication bidirectionnelle : Le logiciel établit un canal de communication bidirectionnel facilitant l’envoi de données entre l’Ethernet et les périphériques UART.

Configuration de la connexion : Le logiciel peut se connecter à des adresses IP spécifiques pour permettre à des périphériques UART de communiquer avec des ordinateurs distants connectés au réseau. Cette fonctionnalité permet l’accès à distance pour envoyer et recevoir des données UART sur le réseau.

Avantages du logiciel UART sur l’Ethernet

Accès à distance : Le logiciel permet l’accès à distance pour contrôler et surveiller les périphériques UART sur les réseaux Ethernet.
Aucun matériel nécessaire : Le logiciel évite d’avoir à utiliser des adaptateurs matériels et aide à maintenir les communications sur le réseau.
Coût : Le logiciel propose une méthode polyvalente et abordable permettant de connecter plusieurs périphériques UART sans avoir à acheter d’adaptateurs matériels.

Serial to Ethernet Connector peut remplacer les solutions matérielles pour transmettre des données UART sur un réseau Ethernet. Une solution logicielle implique que les ordinateurs ou autres appareils puissent exécuter cette application. Un adaptateur UART vers Ethernet matériel peut s’avérer plus adapté aux systèmes embarqués ou à certains types de communications pour plus de fiabilité.

Principales différences entre les adaptateurs UART vers Ethernet matériels et logiciels

Fonctionnalité	Serial to Ethernet Connector (logiciel)	Adaptateur UART vers Ethernet (matériel)
Facteur d’encombrement	Logiciel exécuté sur un PC ou un système embarqué	Périphérique physique
Simplicité d’installation	Nécessite l’installation et la configuration du logiciel	Généralement de type plug and play, une configuration minimale est nécessaire
Polyvalence	Hautement personnalisable, peut être adapté aux besoins spécifiques	Limité par le matériel et le micrologiciel
Coût	Coût inférieur, utilise le matériel existant tels qu’un PC ou un ordinateur monocarte	Coût plus élevé pour la solution matérielle
Latence	Latence plus élevée en raison des calculs effectués par le logiciel	Latence plus faible, optimisé pour les systèmes en temps réel
Maintenance	Des mises à jour ou dépannages peuvent être nécessaires pour le logiciel	Généralement moins importante, le matériel étant stable et dédié à une tâche spécifique
Cas d’utilisation	Prototypage, systèmes à faible coût et utilisations variées	Industrie, système embarqués et utilisations en temps réel

Choisissez un adaptateur UART vers Ethernet matériel lorsque ces éléments sont essentiels :

Fiabilité pour des utilisations embarquées, commerciales ou industrielles ;
Fonctionnement sans interruption et faible latence indispensables ;
Fonctionnalité plug and play pour un meilleur déploiement.

Il est conseillé d’opter pour un adaptateur UART vers Ethernet logiciel lorsque :

Vous avez besoin d’une solution polyvalente et économique pour développer et tester des applications ;
Vous avez un appareil capable d’exécuter un logiciel de conversion série en Ethernet ;
Vous souhaitez pouvoir personnaliser l’adaptateur en lui ajoutant des fonctionnalités telles que l’enregistrement ou le chiffrement des données.

Conclusion :

Vous devez choisir un adaptateur matériel ou logiciel en fonction de vos besoins ou de l’environnement informatique que vous utilisez. Un adaptateur UART vers Ethernet matériel constitue une solution fiable pour une utilisation industrielle devant suivre un schéma de déploiement précis. Les solutions logicielles telles que Serial to Ethernet Connector sont parfaitement adaptées pour le développement d’applications ou lorsque le coût est un élément déterminant. Les logiciels permettent une utilisation personnalisée et sont plus polyvalents que les solutions matérielles.

Serial to Ethernet Connector

Accéder au port série distant via le réseau IP pour Windows

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La licence est disponible à partir de $259.95

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