解析GPRS DTU介紹及其工作原理 - 全文

　　GPRS DTU介紹

　　GPRS DTU 簡(jiǎn)稱GPRS模塊，即串口服務(wù)器的無(wú)線版，其功能與串口服務(wù)器類似。

　　GPRS DTU是一種物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線數(shù)據(jù)終端，利用公用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)GPRS網(wǎng)絡(luò)（又稱G網(wǎng)）為用戶提供無(wú)線長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸功能。 采用高性能的工業(yè)級(jí)8/16/32位通信處理器和工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，同時(shí)提供RS232和RS485（或RS422）接口，可直接連接串口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能。

　　GPRS DTU工作原理

　　DTU與服務(wù)器之間的通信是由GPRS DTU端（客戶端）發(fā)起的，服務(wù)器端通過(guò)發(fā)回反饋或接受通信來(lái)對(duì)DTU端做出響應(yīng)。DTU端與服務(wù)器端共同組成了基于GPRS和INTERNET網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用系統(tǒng)。相比DTU端，服務(wù)器端安裝有更為復(fù)雜的應(yīng)用程序，能夠接受任何DTU端發(fā)起的通信請(qǐng)求，并時(shí)刻檢測(cè)鏈路中的通信狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等應(yīng)用。

　　DTU端需要預(yù)先知道服務(wù)器端的IP地址和端口號(hào)，然后才能發(fā)起通信請(qǐng)求，而一旦通信建立，服務(wù)器端和DTU端就沒(méi)有區(qū)別了。

　　服務(wù)器的IP地址既可以是公網(wǎng)IP（固定IP）也可以是通過(guò)域名解析服務(wù)器獲取的動(dòng)態(tài)域名。

　　服務(wù)器的端口號(hào)通常對(duì)應(yīng)于服務(wù)器中運(yùn)行的特定應(yīng)用程序，如端口號(hào)TCP 21被FTP服務(wù)使用，TCP 80被超文本服務(wù)器（Http）使用。即服務(wù)器端的應(yīng)用程序支持通過(guò)特定的端口號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

　　GPRS DTU端與服務(wù)器端的通信和協(xié)議轉(zhuǎn)換的過(guò)程見下面的示意圖：

　　通常GPRS-DTU終端獲得的IP地址為GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商隨機(jī)分配的其內(nèi)網(wǎng)IP地址，可以通過(guò)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)Internet網(wǎng)，在系統(tǒng)應(yīng)用中要特別注意的是，移動(dòng)GPRS網(wǎng)關(guān)提供的NAT（網(wǎng)絡(luò)地址翻譯）端口映射服務(wù)具有很短的時(shí)效，因此若需要維持雙向的通信必須設(shè)置GPRS-DTU定時(shí)發(fā)送的心跳數(shù)據(jù)包，從而保持NAT端口映射。

　　GPRS DTU功能特性：

　　連接方式： 支持GPRS和GSM

　　傳輸模式： ComNet通訊協(xié)議、透明數(shù)據(jù)傳輸、帶ID透明數(shù)據(jù)傳輸，組態(tài)軟件協(xié)議

　　傳輸協(xié)議： 支持TCP，UDP

　　數(shù)據(jù)中心： 支持動(dòng)態(tài)域名和固定IP地址訪問(wèn)、多備份數(shù)據(jù)中心

　　高效： 100K超大緩存

　　靈活： 支持實(shí)時(shí)在線，支持短信、電話和串口數(shù)據(jù)等多種遠(yuǎn)程喚醒方式

　　可管理： 可以通過(guò)短信對(duì)DTU進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和查詢

　　易維護(hù)： 支持本地固件升級(jí)

　　GPRS DTU的四個(gè)核心功能：

　　1）內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧

　　GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無(wú)線GPRS MODEM的結(jié)合；它具備GPRS撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。

　　2）提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能

　　GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232，RS485，RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成“透明轉(zhuǎn)換”的方式，也就是說(shuō)GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，而不需要改變?cè)械臄?shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對(duì)用戶設(shè)備作改動(dòng)。

　　3）支持自動(dòng)心跳，保持永久在線

　　GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持永久在線（當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開）、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。

　　4）支持參數(shù)配置，永久保存

　　GPRS DTU作為一種通信設(shè)備，其應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào)，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲(chǔ)器件內(nèi)（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。

　　GPRS DTU的安裝：

　　1 DTU的安裝尺寸

　　DTU封裝在金屬機(jī)殼內(nèi)，可獨(dú)立使用，上下兩側(cè)有固定的孔位，方便用戶安裝，具體尺寸參見下圖。

　　2 DTU的天線安裝

　　DTU天線插座采用50? SMA連接器，將天線按照順時(shí)針?lè)较蛐o。

　　3 DTU的 SIM卡安裝

　　SIM卡采用吸入式自彈SIM卡座，將SIM卡芯片面朝下，缺角朝向DTU輕輕推入SIM卡座接口，當(dāng)SIM卡尾端與DTU外殼面持平時(shí)，表示SIM卡已經(jīng)安裝到位。當(dāng)要取下SIM卡時(shí)，向里輕推SIM卡， SIM卡會(huì)自動(dòng)彈出。（參見手冊(cè)題圖DTU下端的SIM圖標(biāo)方向）

　　注意：在DTU通電的情況下嚴(yán)禁插拔SIM卡。

　　4 DTU串口管腳定義

　　GPRS DTU DTU的串口使用母頭DB9接口，標(biāo)準(zhǔn)DB9管腳排序如下：

　　5 DTU電源的選擇與安裝

　　該產(chǎn)品可以使用+5V～16V 的寬范圍電壓供電，電源紋波控制在300mV 以內(nèi)，最大峰值電流需支持2A。該產(chǎn)品在進(jìn)行無(wú)線通信時(shí)瞬間電流會(huì)很大，并且變化快速，所以外部電源的內(nèi)阻要盡量小。 注意：電源插頭極性為內(nèi)正外負(fù)，電源極性錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品和電源設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。

　　6 DTU狀態(tài)指示燈

　　插入電源連接線，為DTU供電， 若正常啟動(dòng)，DTU電源指示燈將點(diǎn)亮

　　注意：DTU串口輸出“ GPRS DTU”字符表示DTU初始化完成