F2302嵌入式GPRS DTU模块_工业通讯

产品介绍

F2302嵌入式GPRS DTU模块

一、 GPRS介绍

GPRS通用无线分组业务GPRS（General Packet Radio Service）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

F2302嵌入式 GPRS DTU（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、F2302 DTU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：
★、F2302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。
★、支持全透明收发模式和协议通讯两种工作模式，在协议通讯模式下，发送数据包头用户可以自行定义，使上位机和DTU的通讯更加灵活。
★、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。
★、F2302 DTU是业内体积最小、厚度最薄、功能超强的嵌入式GRPS收发模块,具有很高的性价比。
★、采用翻盖式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。
★、模块独家采用双核设计，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。
★、用户可设置心跳间隔、保持设备长期在线
★、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
★、同时支持TTL、232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。
★、F2302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、休眠等功能，节省功耗和数据流量
★、抗干扰设计，适合强电磁干扰的场合
★、支持APN数据专网业务
2、F2302 GPRS DTU构成及工作原理
　　 F2302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、F2302 GPRS DTU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1 SOCKET，如果连接不上，则转去连接备用服务中心2 SOCKET。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、 F2302 GPRS DTU性能指标
1、支持三频GSM/GPRS 900/1800/1900MHz无线网络
2、天线接口：SMA阴头连接器
3、标准DB9插座，支持RS232/RS485串行接口
4、采用推拉式手机SIM卡座
5、供电电压范围：+4.5V到+5.5VDC
6、通信时电流<200MA、空闲时<30MA、关机时<10MA
7、工作环境温度：-35度到+80度
8、尺寸：长77mm、宽60mm、高14mm

四、产品接口描述

1、F2302串行接口描述
F2302采用标准DB9母头插座，支持RS232/RS485接口。 DB9插座外

电缆连接线序如下图：

2、工作状态指示灯
F2302模块板上有两个发光二极管，一个是NET指示灯，一个是LINK指示灯。 NET指示灯是短信GSM引擎工作状态指示灯，模快上电几秒后，该灯将快速闪烁，表明模块正在寻找网络，当找到GSM网络后该灯将以大概3秒灭1秒闪的频率闪烁。
LINK指示灯是模块工作状态指示灯，当F2302模块开机正常后，该灯将处于长亮状态，DB9串口同时将输出“SYSSTART”字符串。
3、SIM卡的安装
沿着卡座平行方向搓开卡槽的上盖，将SIM卡对准上盖的卡槽平行插入，注意SIM卡的铜片要和卡槽底座相对，SIM卡的三角缺口与卡槽底座的缺口想对。然后合上上盖，锁紧。
注意：装上和取下SIM卡时要处于断电状态！

4、天线的安装
F2302天线接口为SMA阴头插座，将红色的保护冒取下，露出天线座，将配套天线的SMA阳头旋到F2302的天线接口上，旋紧。

图6、取下红色的保护冒，拧上GSM天线

5、电源接口
F2302采用直流DC5V供电，F2302-A需要用户自备DC5V电源（推荐
开关电源）靠近DB9插座的一侧是5V电源正极输入，另一侧是电源地。

当用户用外加电源给模块供电时，必须保证电源的稳定性（纹波小于300MV）并保证电源功率大于1W。

五、DTU数据收发说明

1、F2302提供全透明传输模式
2、DTU与用户接口之间，最大发送数据包载荷为1KByte。
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、F2302 GPRS DTU 通过本地串口配置

DTU在使用之前应进行适当的配置，以便DTU与用户终端设备和服务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与监控中心联网，也可以通过GPRS远程配置。
下面介绍DTU通过本地串口用图形软件完成配置，实际上我们的图形软件也是在AT指令的基础上制作的，用户也可以通过后面介绍的AT指令集自己来制作图形化配置软件。

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。

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。

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九、常见问题解答
1、问：DTU如何访问数据采集中心？需要何种组网方式来实现？
答：DTU上电后，根据配置参数，首先进行PPP拨号上网，用户身份验证，然后通过IP地址访问数据采集中心。DTU是通过存贮在DTU里面的中心IP地址或域名地址来访问数据中心的。

一般有三种GPRS组网方式：
方式一、给数据采集中心申请一个固定IP地址，DTU上电后每次都访问这个固定IP地址。
方式二、如果数据中心没有固定IP地址，可以给数据采集中心申请一个动态域名（DDNS），然后在中心端安装一个域名解析软件。DTU通过动态域名解析动态获取数据采集中心当前的IP地址。需要说明的是现在很多公司都提供免费申请二级域名和提供动态域名解析的客户端软件，如花生壳、科迈通讯等公司，用户可以登陆他们的网站，申请免费二级域名和下载客户端域名解析软件使用。
方式三、向移动运营商申请移动专用VPN业务，使DTU与中心组成一个内部网。
2、问：DTU日常通讯信息费是如何计费的？
答：GPRS一般是按照数据流量来计费的，1分/K。还有包月20元卡和30元卡，具体请咨询当地的移动运营商。
3、问：数据传输应该选择TCP还是UDP协议？
答：DTU支持两种通讯协议，UDP协议是非面向连接的协议，带有广播的性质。因此是不可靠传输协议，但UDP协议速度快，节省流量。
TCP协议是面向连接的协议，数据传输可靠，缺点是速度慢，费流量。
具体选择哪一种通讯协议，可以根据自己的需要来决定。
4、问： DTU为何无法登陆数据采集中心
答： 1）检查电源是否正常，电源电压、功率是否满足要求

2）检查SIM卡是否开通了GPRS无线上网功能（接入点是CMNET），SIM卡是否欠费

3）检查GSM天线状况，检查DTU天线所处的位置是否信号充足

4）检查DTU面板上的“NET“状态灯闪烁是否正常，正常是NET灯大概以3秒灭，1秒亮的频率闪烁

5）检查你的监控中心IP地址或域名解析出来的地址是否是公网IP地址，可以用模拟DTU在与监控中心不同网络的地方测试网络是否正常。

6）检查端口号是否可用，检查防火墙是否屏蔽了你的端口号。

5）如果以上都正常，启动串口配置软件，检查配置参数是否正确。尤其是检查主、备中心IP和端口地址是否与中心相匹配。
5、问：监控中心如何开发
答：监控中心的开发我们可以提供带有源码的ＶＢ　ＤＥＭＯ软件，用户可在此基础上更改，开发适合自己应用的监控中心。