GPRS数传产品 GPRS DTU.docx
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GPRS数传产品GPRSDTU
GPRS数传产品GPRSDTU
一、GPRS介绍
GPRS通用无线分组业务GPRS(GeneralPacketRadioService)是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。
简单的说,GPRS是一项高速数据处理的技术,其方法是以“分组”的形式传送数据。
网络容量只在所需时分配,不要时就释放,这种发送方式称为统计复用。
目前,GPRS移动通信网的传输速度可达115k/s。
GPRS是在GSM基础上发展起来的技术,是介于第二代数字通信和第三代分组型移动业务之间的一种技术,所以通常称为2.5G。
GPRS有下列特点:
1、可充分利用现有资源:
中国移动覆盖全国的无线网络---GSM,方便、快速、无需布线,低成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署。
2、传输速率高,GPRS数据传输速度可达到57.6KBPS,最高到170BPS。
3、接入时间短,GPRS接入等待时间短,可快速建立连接。
4、提供实时在线功能“allwayonline”,用户设备将始终处于连线和在线状态,这将使访问服务变得非常简单、快速。
5、按流量计费,gprs用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,用户可以一直在线,按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用,没有数据流量的传递时,用户即使在线也是不收费的。
gprs业务,具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点,在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势,特别适合于频发数据的实时传输。
二、产品概述
F2313GPRSDTU(简称DTU),是一款使用GPRS进行无线数据传输的设备。
支持PPP、TCP、UDP、DNS等众多复杂网络协议和SOCKET插口标准,为用户提供全透明数据传输和用户自定义协议传输两种模式。
同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。
用户不用关心复杂的网络通信协议、通过串行口,就可以进行无线数据收发,让你的设备随时随地接入Internet。
本DTU产品支持TCP和UDP两种报文格式,用户可以自由选择。
产品已广泛应用于电力监控、数据采集/传输、水污染监控、森林防火、气象数据采集、远程抄表、ATM机、彩票投注机、油田等领域。
无需任何布线就可以解决野外数据传输的难题。
只要有GPRS网络的地方、F2313DTU就可以为你提供无线数据传输服务。
关键词:
透明收发。
所谓透明收发就是数据所见即所得,发送的数据和接收的数据完全一样,你不必关心中间环节;类似于一条透明管道,只不过这条管道你看不见、摸不着,通过gprs网络无限延伸到世界各地。
1、产品特性:
★、产品根据设置好的工作参数,无需其它任何设备,上电自动拨号上网,自动连接服务器。
★、支持全透明数据收发模式。
★、用户可设置心跳间隔、保持设备长期在线
★、支持多监控中心,主中心和备份中心可以随意切换,每个数据中心都可以配置成固定IP或域名解析方式工作。
★、支持图形界面、AT命令行、远程等多种方式对DTU进行参数配置和控制。
★、产品体积小,特别适合嵌入式系统集成。
★、采用推拉式或抽屉式SIM卡座,可靠连接。
★、高度集成的GPRS、TCP/IP技术,内置工业级GPRS引擎和嵌入式CPU完成复杂的网络协议,支持PPP、TCP、UDP、DNS等协议,为用户数据提供透明的传输通道。
★、产品独家采用双核设计,当主核受到超强电磁干扰等意外情况发生出现死机现象时,从核立刻启动,迫使主核断电重起。
双核、软硬看门狗设计保证模块在各种复杂环境下永不死机,无需任何人工干预,大量节省维护成本。
★、由于信号不好、中心关闭等引起的断线,DTU保证在条件恢复后自动重连
★、支持中心为固定IP方式
★、支持中心为动态IP+域名解析方式,该功能使用户无需申请固定IP业务
★、支持点对点、点对多点联网方式
★、提供TTL、232、485等多种通讯接口,波特率可选择,从600BPS到115200BPS。
★、通过片内bootloader装载程序实现串口编程(ISP),方便升级。
随时享用新功能。
★、产品内有FLASH存贮器,一次设置,永久有效,掉电不丢失。
★、支持软关机、软复位等功能,节省功耗和数据流量
★、支持APN数据专网业务
2、产品构成及工作原理
产品是一个由GPRS引擎加上MCU微处理器组成的一个控制系统。
GPRS引擎主要是用来建立无线GPRS信道,并接收和发出数据。
MCU微处理器系统用来控制GPRS引擎,内嵌各种网络通讯协议,将各种复杂编码的协议解析出来,实现数据的透明收发,使用户不用关心复杂的底层通讯协议,使用户彻底解放出来,将更多的精力投入到自己的方案设计上。
3、产品工作流程
1)、DTU上电后,等待接收6个以上的”+”号,以便进入参数设置模式,如果在5秒的时间内没有收到,则进入工作模式。
2)、进入工作模式后,DTU进行初始化,将各种参数从ROM调入RAM,为后面的工作联网和数据传输做好准备。
3)、然后DTU自动通过PPP拨号上网、PPP用户身份、密码验证,直至联网成功。
4)、DTU入网成功后,如果DTU工作在TCP协议下,则首先试图连接主服务中心1SOCKET,如果连接不上,则转去连接备用服务中心2SOCKET。
如果备用中心2也连接不上,再次重连主中心1。
。
。
。
这样循环扫描3次,如果两个监控中心都不能连接上,DTU自动复位重启,重复上面的步骤。
直至成功连接服务中心。
5)、如果DTU成功连接其中的一个数据中心,则DTU在工作过程中,始终与该中心保持连接与通信,当掉网、中心出问题、信号弱等原因导致DTU重连时,DTU也始终去与该中心连接,与该中心连接3次失败后,DTU自动复位重启,重复上面的步骤。
注:
如果DTU工作在UDP协议模式下,则DTU只与主中心1进行连接通讯,备份中心2则不予理会,因为UDP不是面向连接的协议,用户使用时请注意。
三、产品性能指标
特征描述
电源供电宽X围直流供电9-36V
电源功耗电压:
DC12V
数据收发时工作电流120MA-480MA,典型280MA
空闲时<50MA
模块断电时<20MA
温度X围(工业级)工作环境温度:
-25℃-+70℃
储藏温度:
-45℃-+85℃
湿度X围0-95%非冷凝
串行接口默认RS232电平,波特率9600BPS8N1(可调)。
速率:
600-115200
可选:
RS485电平
SIM卡接口标准3V手机卡,抽屉式SIM卡槽
天线接口50欧SMA天线连接头
体积长98mm宽60mm厚27mm(不含天线尺寸)
外观铝合金外壳
四、产品接口
1、SIM卡的安装:
产品采用高档抽屉式SIM卡座,装上和取下SIM卡时无需打开设备外壳,只要用园珠笔笔尖(或其他尖的螺丝刀之类)对准SIM卡座黄色小圆点顶入,SIM卡托盘会自动弹出。
将SIM卡放入托盘,注意SIM卡的铜箔电极朝外;SIM卡三角缺口对准托盘缺口。
将托盘对准卡槽;SIM卡正面朝下推上SIM卡抽屉盒,即完成SIM卡安装。
注意:
装上和取下SIM卡时必须保证产品处于断电状态!
2、接线端子说明
引脚名称描述备注
1POW+电源+宽X围直流供电DC9---36V
2POW-电源-
3TXD(D-)串口数据发送或RS485DATA-
支持RS232\RS485电平,默认RS232电平。
4RXD(D+)串口数据接收或485DATA+
5+5V如果用户电源是5V供电,可将5V电源正极接该端子
当用户用第1端子供电时,该端子将输出+5V电压,
电流最大可达2A。
6LINK通讯链路状态指示
低电平时表示正常通讯状态;高电平时表示没有联网。
该端子与LINK状态发光管同步
7SLEEP休眠状态指示
低电平时表示进入休眠状态;高电平时表示正常通信状态。
8IO1备用IO
9IO2备用IO
10GND系统地
3、工作状态指示灯
1)面板上的“POWER“指示灯是电源指示灯,上电后处于常亮状态
2)NET“指示灯是GSM网络指示灯,产品上电几秒后,指示灯首先快速闪烁,此时DTU处于寻找网络状态,找到通讯网络后,以3秒灭、0.5秒亮的频率闪烁,在正常工作过程中,始终保持该频率闪烁。
3)“LINK”指示灯是与监控中心联网状态指示,当产品与监控中心联网成功后点亮,当断网后熄灭。
该灯的状态与接线端子6-LINK同步。
联网后LINK处于低电平,断网后变为高电平。
五、DTU数据收发说明
1、F2313提供全透明传输模式。
2、DTU与用户接口之间,发送缓冲区为15KB,接收缓冲区1KB。
最大发送数据包载荷为1KB。
3、DTU上电后自动根据配置参数拨入GPRS网络,并自动寻找可以使用的数据采集中心,用户发送给DTU的所有数据,DTU都当成实际数据通过TCP或UDP协议发送给数据采集中心,DTU收到数据采集中心的数据后,都直接发送给用户机,中间不做任何转换,不夹杂任何其他数据,此工作模式为用户的原有串口设备升级为GPRS传输提供了极大的方便性。
4、DTU接收到数据后的封包方法:
封包方法有两种:
(1)、延时封包,封包时间是几百毫秒,如果在延时封包时间内没有收到足够的一包(1KB)数据,则DTU视为一个数据包强迫发送到数据采集中心。
(2)、接收到的数据字节数达到最大包载荷封包。
如果DTU收到满载荷一包数据,则不管延时时间到与不到,强制封包发送。
如果用户数据源源不断地发送给DTU,则DTU自动按最大包载荷进行封包发送。
DTU接收数据量超过最大缓冲区时将自动循环覆盖掉开始的数据。
六、产品配置
DTU在使用之前应进行适当的配置,以便DTU与用户终端设备和数据采集中心能够正常的通信。
如果用户对DTU不予配置,DTU将自动与我公司的数据采集中心连接。
DTU的配置可以在串口工具下采用AT指令完成配制,也可以通过我们提供的图形配置软件完成配置,如果DTU与数据采集中心联网成功,也可以通过GPRS远程配置。
下面介绍DTU通过本地串口用图形化软件完成配置,实际上我们的图形软件也是在AT指令的基础上制作的。
串口电平默认是RS232,因此可以直接通过串口线与上位机串口连接。
串口连接线的连接方法:
F2313的接线端子上位机DB9公头
F2313的端子3(发送)DB9公头的2(接收)
F2313的端子4(接收)DB9公头的3(发送)
F2313的端子10(地)DB9公头的5(地)
操作过程如下:
1、用串口数据线连接DTU与上位机。
如果笔记本自身不带串口,可用USB转串口模块设备。
2、安装“DTU配置软件“,并执行。
“接收窗口“显示的信息是DTU发送到上位机的信息,
“发送窗口“显示的信息是点击每个命令按钮后上位机发送给DTU的信息。
3、在“初始化控制“一栏内选择与DTU相对应的通信参数,DTU默认波特率为9600,因此选择波特率9600。
选择对应的PC机串口号。
4、点击“打开串口“,再点击“进入配置”,进入配置后,实际是配置软件不停的给DTU发送6个以上的“+”号,在DTU上电收到这些“+”号后,即进入配置界面。
接收窗口显示的是配置指令的提示帮助。
5、DTU进入上面的配置界面后,用户可以发送指令对DTU进行配置了,下面结合图形软件界面和DTU支持的AT指令来具体介绍如何对DTU进行操作。
注意:
Ⅰ、DTU支持的每条AT命令输入格式,字符均为大写,指令输入完以后要以回车结束;整条指令要一次发送给DTU才能有效。
Ⅱ、DTU的每项参数都可以在相应的输入框中输入,然后点击对应的按钮即可配置,在“DTU控制“一栏内的命令按钮当前不可以控制,只有在DTU与采集中心联网成功后,才可以变成可以控制的按钮。
Ⅲ、在“DTU特征设置项”一栏内也有一个“波特率”设置项,这是改变DTU的串口波特率的设置项,注意:
DTU的波特率改变后将立刻生效。
Ⅳ、DTU配置完成后,点击“退出配置”,则DTU将自动复位重起,通过观察“接收窗口”看设置是否生效。
Ⅴ、DTU配置完成后,可以屏蔽掉DTU的输出信息,点击“DTU特征设置项”中的“是否输出调试信息”,点选该项后则DTU输出调试信息,否则则不输出调试信息。
在最初用户对DTU的使用还不太熟悉的情况下,可以让DTU输出信息,以便观察DTU的工作过程,待熟悉后则可屏蔽掉调试信息。
在屏蔽掉输出信息后,当DTU与监控中心连接成功后,只输出“SYSSTART”字符串,其他信息不再输出。
当测试没有问题后可以将DTU与用户串口设备直接连接。
(1)、DTU进入配置后,点击“参数查询”命令按钮,则DTU会将当前的配置参数输出。
用户在配置的过程中,如果需要恢复出厂默认配置,可以点击“恢复默认配置”命令;当对DTU的配置完成后可以点击“退出配置”命令,则DTU将自动复位重起,此命令与“DTU复位”相同,对应的AT指令是:
复位命令AT+REST=1
解释DTU复位命令
返回OK
(2)、DTU通信协议选择
DTU支持“TCP”和“UDP”通信协议,选择需要的通信协议,点击“通信协议”命令按钮,即可设置。
用户可以根据自己的需要选择适合自己的通讯方式。
UDP速度稍快,但是是不可靠连接,可能出现丢包、包次序错乱,用户需要自己再加层协议保证数据的传输可靠性;
TCP协议数据收发稍慢,但是能保证数据的正确性和网络的可靠性。
(3)、网络接入点设置
如果用户申请了专网APN,则设为专网APN名称。
否则GPRSDTU应该保留目前移动GPRS网络的默认接入点“CMNET“。
(4)、域名解析服务器设置
F2313DTU不但支持中心有固定IP的服务器;同时支持中心为动态IP的服务器,中心为动态IP的服务器,可以通过域名解析来登陆服务器。
此两项设置用户可以不用修改,采用默认设置即可。
(5)、监控中心设置项
F2313可支持两个数据采集中心,监控中心1和监控中心2,两个中心都支持固定IP地址和域名解析方式;如果采用域名解析的方式,则IP地址可不用关心,如果采用固定IP地址方式,则不用关心域名。
Ⅰ、数据服务中心1是否域名解析。
如果设置服务中心1采用域名解析的方式,则选择“监控中心1域名解析”;如果采用固定IP地址方式,则不选“监控中心1域名解析”。
此命令实际是采用固定IP和域名解析模式的一个开关。
Ⅱ、设置服务中心1的IP地址
如果服务中心1采用域名解析的方式,则可不用理会该项内容;如果采用固定IP地址的方式,则在输入框中输入中心1的IP地址,点击“服务中心1IP”命令按钮,即可修改。
Ⅲ、设置服务中心1的域名地址
如果服务中心1采用固定IP的方式,则可不用理会该项内容;如果采用固定域名解析的方式,则在输入框中输入中心1的域名地址,点击“服务中心1域名”命令按钮,即可修改。
Ⅳ、设置服务中心1的端口号
在输入框中输入监控中心的端口号,点击“服务中心1端口”命令按钮,即可修改
监控服务中心2的设置同监控中心1的设置,在此不再陈述。
(6)、设置心跳包(或注册包)间隔时间
在输入框中输入心跳时间间隔(单位是秒),点击“心跳间隔“命令按钮,即可修改成功。
心跳包是为了保持DTU设备长时间在网,并且没有应用层数据传输时,DTU保持网络连接有效的数据包;心跳间隔时间应当根据当地的网络情况设置,一般为几分钟(XX地区是2分钟甚至更长)。
心跳包也是DTU与中心连接的一个保活计时器,DTU可以随时探测数据中心是否在线,数据中心出现故障,DTU能够自动重连。
所以建议设置适当的心跳间隔。
注意,当有数据在中心与DTU之间发生传输时,心跳时间间隔重新计时。
心跳包的构成:
注册包(或心跳包)XX+DTU的ID号,二部分构成。
对应的命令AT+HTH=XAT+HTH=?
解释X表示心跳间隔,单位秒查询心跳间隔
返回设置OK
(7)、设置心跳包(或注册包)XX
注册包XX编码为任意组合和长度小于20个字符的ASCII字符串,也可以为空。
默认编码是三个#号,设置成功返回OK,该指令设置后立刻生效,不必重启。
心跳包发送时将注册包XX同时发送到采集中心(或叫监控中心)。
(8)、设置DTUID号
在输入框中输入ID号,点击“DTUID”命令按钮即可设置。
ID号也可以为空。
心跳包发送时将ID号同时发送到采集中心。
(9)、波特率设置
DTU波特率支持从300到115200,波特率设置完后,需要重新启动DTU。
默认波特率是9600。
选择合适的波特率,点击“波特率”命令按钮修改,修改成功后,重新启动DTU,并以修改后的波特率工作
(10)、设置调试信息输出
“调试信息“是指F2313在工作过程中从串口输出的帮助用户判断分析模块工作过程用的,是否允许调试信息输出,用户可以通过该项来设置。
禁止输出则取消点选,允许输出则点选。
用户刚拿到产品时由于不熟悉DTU的工作过程,可以允许DTU输出调试信息,待熟悉后如果与用户的目标系统连接,可以禁止模块输出调试信息。
出厂时默认输出调试信息。
(11)、DTU断电指令
AT+SHUT=1,断电指令。
该指令执行后DTU将断网、并且LINK状态灯将熄灭、NET状态灯停止闪烁、并停止心跳。
功耗将大大降低,节省数据流量,适用于平时数据发送不频繁的场合。
在DTU断电模式下,当DTU收到数据时,DTU将复位重启,用户可采用此方法,使DTU重新上电。
AT+SHUT=0,重新给终端上电,DTU将复位重启,该指令支持远程和串口设置。
(12)、DTU休眠控制指令
AT+SLEEP=1,休眠设置指令。
该指令执行后DTU将断网、并且LINK状态灯将熄灭、NET灯停止闪烁、并停止心跳。
但这时模块并没有断电,只是网络断。
该模式下功耗也将大大降低,并且节省数据流量,适用于平时数据发送不频繁的场合。
当DTU休眠后,唤醒DTU的方法有两种,当DTU接收到数据后,会自动唤醒网络,联网成功后,再将数据发送到服务中心,再次执行下面的指令:
AT+SLEEP=0,DTU将脱离休眠状态,自动重新连接服务中心,该指令支持串口和远程设置。
上面介绍的命令执行一次操作即可,DTU自动保存配置参数,永久有效。
在命令执行的过程中,如指令错误,返回ERROR。
七、产品收发数据工作过程测试
1、数据采集中心的准备
Ⅰ、DTU要实现与采集中心的联网并实现双向数据收发,则数据采集中心需要有一个公网IP地址。
下面介绍公网和内网的区别:
公网、内网是两种Internet的接入方式。
内网接入方式:
上网的计算机得到的IP地址是Inetnet上的保留地址,保留地址有如下3种形式:
10.x.x.x
172.16.x.x至172.31.x.x
192.168.x.x
内网的计算机以NAT(网络地址转换)协议,通过一个公共的网关访问Internet。
内网的计算机可向Internet上的其他计算机发送连接请求,但Internet上其他的计算机无法向内网的计算机发送连接请求。
公网接入方式:
上网的计算机得到的IP地址是Inetnet上的非保留地址。
公网的计算机和Internet上的其他计算机可随意互相访问。
NAT(NetworkAddressTranslator)是网络地址转换,它实现内网的IP地址与公网的地址之间的相互转换,将大量的内网IP地址转换为一个或少量的公网IP地址,减少对公网IP地址的占用。
NAT的最典型应用是:
在一个局域网内,只需要一台计算机连接上Internet,就可以利用NAT共享Internet连接,使局域网内其他计算机也可以上网。
使用NAT协议,局域网内的计算机可以访问Internet上的计算机,但Internet上的计算机无法访问局域网内的计算机。
Windows操作系统的Internet连接共享、sygate、winroute、unix/linux的natd等软件,都是使用NAT协议来共享Internet连接。
所有ISP(Internet服务提供商)提供的内网Internet接入方式,几乎都是基于NAT协议的。
在Windows的dos控制台下执行c:
/ipconfig,即可查看你的机器ip地址。
Ⅱ、一般网通、电信、联通等通过ADSL拨号上网的机器获得的ip地址都是公网IP;铁通的宽带经过了NAT地址转换,不是公网IP
Ⅲ、有线MODEM拨号上网后获得的IP地址,一般也是公网IP
Ⅳ、GPRS无线上网卡(一般笔记本无线上网时会用到),虽说得到的地址是移动GPRS的内部IP,但对于GPRSDTU来说由于都是同一个网络,也可以互联互通。
Ⅴ、如果用户上网是通过路由器上网,而路油器上的IP地址是没有经过NAT转换的公网IP,那末可以在路油器上进行端口映射,以使数据通过路油器转发到你的机器上。
Ⅵ、如果机器得到的IP地址,虽说是公网IP,但是是动态的IP,即每次上网的IP地址都不固定,可以在PC机上安装动态域名解析软件,由于我们的GPRSDTU支持域名解析,因此只要用户申请一个域名,DTU也可以与之连接。
现在免费提供域名解析和域名的公司有很多,比如花生壳、科迈通讯等的服务都比较不错。
Ⅶ、如果IP地址得到了解决,那末你的PC机就具备了作为DTU数据采集中心的条件
Ⅷ、接下来在你的机器上打开数据采集中心测试软件,我们将借助这个软件来测试中心与DTU的数据交互。
数据采集软件的核心是对socket控件编程,这个控件在各种开发环境(VB/VC/.NET/C#/DELPHI等)下都可以找到,该控件的标志是两台相连的小电脑。
什么是socket?
所谓socket通常也称作"套接字",用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄。
应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。
Socket接口是TCP/IP网络的API,Socket接口定义了许多函数或例程,程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。
2、安装监控中心(或称作数据采集中心)测试软件,并执行,该软件采用的协议是TCP协议。
监控中心软件中“本机IP“地址不用填写,在本地端口输入与DTU中设置相对应的端口号。
然后点击“侦听“命令。
3、给DTU插上开通了GPRS无线上网功能的SIM卡,接好GSM天线,用串口连接线将DTU与PC机连接。
4、打开DTU配置软件,选择相应端口,打开串口,DTU上电开机。
5、如果DTU登陆网络成功,DTU串口会输出“SYSSTART”字符串,监控中心软件也会接受到DTU发来的注册包,注册包格式同心跳包格式:
注册包XX+DTU-ID号
在DTU配置软件的“发送窗口“输入数据,点击“发送“,则数据将通过串口发送到DTU,DTU接收到后转发到采集中心。
6、在监控(采集)中心的发送区输入数据,点击发送,则数据也将通过INTERNET网络发送到DTU,DTU收到数据后,将通过串口输出。
7、这样DTU在用户设备和远程监控(采集)中心之间通过GPRS网络连接起来。
8、DTU在工作过程中如果数据发送不出去或出现断网等情况,DTU将重新自动联网,直到联网成功。
与数据中心联网成功后,也可以在线通过指令对DTU实时配置。
八、产品远程配置或控制
如果DTU安装在工业现场,需要通过监控(采集)中心远程对DTU的参数配置,必须在DTU成功登陆监控(采集)中心后远程配置,配置指令与通过串口配置指令类似,只是增加了“注册包XX“,每一个配置包