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GPRS DTU 方案详解 GPRS TCP to 232透明传输模块

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1.1      GPRS  DTU是什么?其工作原理是什么?


GPRS DTU全称GPRS数据传输单元,在国内目前实际上对GPRS DTU具有更加明确的约定:GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS 网络进行传送的GPRS无线设备。
1.2      GPRS DTU的四个核心功能:
1.2.1       内部集成TCP/IP协议栈

GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统,从硬件上,它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合;它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。
1.2.2       提供串口数据双向转换功能

GPRS DTU提供了串行通信接口,包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式,而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式,也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送,而不需要改变原有的数据通信内容。因此,GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接,而且不需要对用户设备作改动。
1.2.3       支持自动心跳,保持永久在线

GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线,因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能,这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线(当长时间没有数据通信时,移动网关将断开DTU与中心的连接,心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包,以保持连接不被断开)、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。
1.2.4       支持参数配置,永久保存

GPRS DTU作为一种通信设备,其应用场合十分广泛。在不同的应用中,数据中心的IP地址及端口号,串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS DTU都应支持参数配置,并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内(一般为FLASH或EEPROM等)。一旦上电,就自动按照设置好的参数进行工作。
1.3      GPRS DTU的扩展功能:

较为专业的GPRS DTU还提供一些扩展功能,主要包括:支持数据中心域名解析、支持远程参数配置/远程固件升级、支持远程短信/电话唤醒、支持本地串口固件升级、提供短信通道、提供DTU在线/离线电平指示等。

这些扩展功能可以增强系统的可靠性,以及方便用户的使用及维护。
2     GPRS DTU工作过程描述:

GPRS DTU上电后,首先读出内部FLASH中保存的工作参数(包括GPRS拨号参数,串口波特率,数据中心IP地址等等,事先已经配置好)。

       GPRS DTU登陆GSM网络,然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后,GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说,GPRS DTU处于移动内网中,而且其内网IP地址通常是不固定的,随着每次拨号而变化。 我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备,通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。

GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接,并保持通信连接一直存在。 由于GPRS DTU处于移动内网,而且IP地址不固定。因此,只能由GPRS DTU主动连接数据中心,而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内,以便GPRS DTU一旦上电拨号成功,就可以主动连接到数据中心。

具体地讲,GPRS DTU通过数据中心的IP地址(如果是采用中心域名的话,先通过中心域名解析出中心IP地址)以及端口号等参数,向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后,GPRS DTU即认为与中心握手成功,然后就保持这个通信连接一直存在,如果通信连接中断,GPRS DTU将立即重新与中心握手。

由于TCP/UDP通信连接已经建立,就可以进行数据双向通信了。

对于DTU来说,只要建立了与数据中心的双向通信,完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据,DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里,发送给数据中心。反之,当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时,从中取出数据内容,立即通过串口发送给用户设备。
3         应用领域

GPRS DTU可以在下列领域应用:
  1. l         工业控制领域;
  2. l         交通监控领域;
  3. l         各种行业无线应用,包括电力、石油等行业;
4         硬件
  • 天线接口
  • DB9通信口
  • 电源接口
  • 音频接口(预留,可选)
  • 两个LED状态指示
4.1      DB9串行数据接口定义

引脚

信号名称

描述

1

NC

 

2

RXD

接收数据

3

TXD

发送数据

4

DTR

数据终端就绪

5

GND

数字地

6

DSR

数据设备就绪

7

RTS

请求发送

8

CTS

清除发送

9

NC

 

 
4.2      电气特性

供电电源: DC +8V~+36V

平均工作电流: < 450mA

工作温度: -25℃~+60℃;

存储温度: -25℃~+85℃;

工作湿度: 5%~95%;
5  软件
5.1      基本功能

把串口接收到的数据通过GPRS网络透明发送到TCP服务器;

短消息可以设置:

终端ID,服务器IP,端口号,TCP/UDP,串口数据间隔时间,串口数据最大长度,无数据下线时间等

串口特性,波特率:600、1200、2400、9600、19200、38400、14400、28800、57600、115200(默认) bps可选,无校验;

即插即用,无需设置。


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