嵌入式工作笔记 - 协议网关

嵌入式工作笔记 - 协议网关

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一.概念

• 协议网关：使用 不同协议 的 网络区域间 做 协议转换
  • 协议网关属于网关中的一种，专注于转换通信协议（数据链路层至应用层），不涉及网络层路由
  • 协议网关主要处理应用层协议转换，即：主要工作于应用层

说直白一点，就是两份不同的协议通过某个中间者做协议转换，这个中间者就叫协议转换
举个例子，一个外国佬来问路，唧唧哇哇的（绝不是我英语不好），你一句也听不懂，这个时候就需要一个人来帮忙翻译了
当然，如果你有一个外语很好的朋友，你倒是可以把他抓过来当冤大头，只不过这样很容易没朋友

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• 网关：又称网间连接器、协议转换器，即：完成不同网络协议转换的设备
  • 换句话说，网关就是连接不同网络或协议体系的硬件/软件设备，充当“翻译官”角色，实现异构系统间的通信
  • 网关的核心定义是 在不同网络或协议之间进行转换 的设备
  • 主要指传输层以上的协议转换，用于不同网络的互连
  • 不同网络的协议可能不同，必须对协议进行转换，才能相互通信

再说直白一点，你抓了一个冤大头朋友来给你免费当了一天的翻译官，这个冤大头就是网关，完成了你和老外的交流
朋友：我谢谢您嘞

	网关（Gateway）	协议网关（Protocol Gateway）
范围	广义概念（包含路由、安全等功能）	网关的子类（仅协议转换）
核心任务	跨网络互联 + 协议转换	纯协议转换
工作层级	OSI L3-L7	OSI L2/L7（侧重应用层）
是否改变接口	可能（如RS485转以太网）	不一定（可同接口转换协议）
典型代表	家庭路由器、API网关	Modbus转Profinet网关、BACnet/IP转换器

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二.类型

网关分很多类型，例如 协议转换网关，通信接口网关，透传网关

类型	功能
协议转换网关	转换不同协议（如Modbus转Profibus）
通信接口网关	转换物理接口（如RS485转以太网）
透传网关	仅延长信号，不修改协议 即：透明传输原始数据，不解析/修改协议内容

问：你对上位机认识最多的东西是什么
答：透传
问：为什么
答：因为隔壁做上位机的同事说得次数最多的和上位机有关的就是透传
问：。。。。。。。

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三.协议网关实例 — 双RS485实现的协议网关

假设你现在在做一款单片机设备，这个单片机上面有多个RS485，现在我们利用上面的2个实现一个协议网关操作
具体操作如下：

                +---------------------+
RS485-1 (协议A) |                      | RS485-2 (协议B)
------[数据]--->|   协议网关            |------[转换后数据]--->  目标设备
                |   - 解析协议A         |          
                |   - 映射为协议B       |
                |   - 封装为协议B帧     |
                +---------------------+

当然，你可能看不懂上面在说什么，所以请个"冤大头"网关选手出来翻译亿下下 ？

首先，我们需要通过工具（通常是串口工具，例如SSCOM）按照协议A发送数据帧到RS485-1上面
RS485-1接收到之后，先解析，再经过协议转换，最后封装完成后，发射！
也就是上图的三步走 —— 解析协议A，映射为协议B，封装为新的协议B
然后通过RS485-2发送出去，最后由我们的目标设备接收

问：这个过程中，谁是冤大头（网关）？谁又是冤大头中的冤大头（协议网关）？
答：是"我"做的这个协议转换，所以我们都是冤大头

再说的通俗易懂一点，就是
你（A）需要和路人甲（B）交流，但是你们两个，因为语言问题，迟迟无法沟通
这个时候就需要一个人来帮忙翻译，姑且就叫他朋友C吧
①你向朋友C说了一句 "请问你想询问一些什么？"，让他帮忙翻译，
②朋友肯定知道你说的话是什么话，
③然后翻译为英文 "May I ask what you would like to ask?" 有道翻译温馨提供
④最后告诉路人甲B，
⑤B知道后作出回应，
⑥然后朋友翻译B的回应，
⑦最后将翻译内容转达给你

对应利用网关实现的数据传输流程：
①你使用SSCOM窗口助手向RS485-1发送了一条控制指令（协议A1帧）
②RS485-1接收到之后开始解析协议，解析完成后，进行协议转换
③协议转换之后，经过封装，封装为协议B1帧
④最后通过RS485-2将协议B1帧发送给目标设备，
⑤目标设备接收到协议B1帧之后，回复数据帧B2（通过RS485-2回复）
⑥之后，又经过协议解析，装换和包装后，得到一个数据帧 - 协议A2帧
⑦最后将协议A2帧经过RS485-1发送给串口助手

用户A 
  ↓ (发送协议A1帧) 
网关RS485-1接收 → 协议解析 → 协议转换(A1->B1) → B1帧封装 
  ↓ (发送协议B1帧) 
目标设备B 
  ↓ (回复协议B2帧) 
网关RS485-2接收 → 协议解析 → 协议转换(B2->A2) → A2帧封装 
  ↓ (发送协议A2帧) 
用户A接收回复

+-----------+      1.发送A1帧       +-----------+      2.发送B1帧       +-----------+
|           | -------------------> |           | -------------------> |           |
|    A      |                      |    C      |                      |    B      |
| (SSCOM)   | <------------------- |  (网关)   | <------------------- | (目标设备)|
|           |      4.接收A2帧       |           |      3.接收B2帧       |           |
+-----------+                      +-----------+                      +-----------+


+----------------+       +----------------+       +----------------+
|  用户(A)       |       |  网关(C)       |       |  目标设备(B)   |
|  SSCOM串口助手 |       |  (协议转换器)   |       |                |
+-------+--------+       +-------+--------+       +-------+--------+
        |                        |                        |
        |      ① 发送A1帧        |                        |
        | ---------------------->|                        |
        |                        |                        |
        |                        |      ② 转换A1->B1     |
        |                        | ------+                |
        |                        |       |                |
        |                        | <-----+                |
        |                        |                        |
        |                        |      ③ 发送B1帧        |
        |                        | ---------------------->|
        |                        |                        |
        |                        |      ④ 接收B2帧        |
        |                        | <----------------------|
        |                        |                        |
        |                        |      ⑤ 转换B2->A2     |
        |                        | ------+                |
        |                        |       |                |
        |                        | <-----+                |
        |                        |                        |
        |      ⑦ 接收A2帧        |                        |
        | <----------------------|                        |
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