一、CAT1 RTU方案簡介:
遠程終端單元( Remote Terminal Unit,RTU),一種針對通信距離較長和工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣而設(shè)計的具有模塊化結(jié)構(gòu)的、特殊的計算機測控單元,它將末端檢測儀表和執(zhí)行機構(gòu)與遠程控制中心相連接。
奇跡HTTP RTU+Modbus版本的RTU,用于將遠程現(xiàn)場的傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/8966/" target="_blank">控制系統(tǒng)或監(jiān)控中心。RTU 通常用于工業(yè)自動化、能源管理、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,它可以收集和傳輸各種類型的數(shù)據(jù),如溫度、壓力、流量、電流、電壓等,可以對各種類型的傳感器進行遠程控制。
二、CAT1 RTU方案的硬件設(shè)計分享
1.硬件功能概述
奇跡HTTP RTU+Modbus版本的RTU具有5*6貼片卡/外置SIM卡/全網(wǎng)通卡功能,支持卡基站定位,內(nèi)嵌看門狗,掉線自動恢復(fù)。標準工業(yè)RS232/485接口,可以支持6-20V的寬電壓輸入,支持5路DO,5路DI,1路AI。
HTTP RTU+Modbus版本的RTU為用戶提供標準固件以及對應(yīng)源碼,以及對應(yīng)的HTTP透傳、DI、DO、AI、Modbus等功能的操作例程。
2.產(chǎn)品硬件定義
2.1 系統(tǒng)框圖:
暫時無法在飛書文檔外展示此內(nèi)容
2.2 HaaS框圖:
AM430EV5系列SOM板:
AM430EV5 SOM板1(5*6卡)Haas框圖
AM430EV5 SOM板2(全網(wǎng)通卡)Haas框圖
AM430EV5 SOM板3(插拔卡)Haas框圖
REV1主板Haas框圖
2.3 SCH原理圖拆解分析:
AM430EV5系列SOM板SCH:
詳情見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫。
REV1主板SCH:
詳情見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫。
三、CAT1 RTU方案的軟件設(shè)計分享
1.軟件功能概述
功能概述:
網(wǎng)絡(luò)通訊功能:為了實現(xiàn)遠程控制中心對終端測控單元的控制,RTU首先應(yīng)該具備聯(lián)網(wǎng)的能力,通過網(wǎng)絡(luò)將兩者連接起來。實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊,就要考慮網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的問題,如果不穩(wěn)定,需要實現(xiàn)斷線重連等。服務(wù)器確定設(shè)備目前在線
參數(shù)配置功能:網(wǎng)絡(luò)通訊可以選擇TCP,MQTT、HTTP等協(xié)議。連接TCP服務(wù)器,需要配置TCP服務(wù)器地址,端口號等參數(shù);連接MQTT服務(wù)器需要配置鑒權(quán)信息,訂閱和發(fā)布的Topic等參數(shù)。此外,其它復(fù)雜功能,也會涉及到一些參數(shù)的配置。
網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置功能:上述功能實現(xiàn)后,可以考慮后期維護過程中,當(dāng)RTU現(xiàn)場維護不方便,使用網(wǎng)絡(luò)對其進行配置的方式。配置的方式可以選擇多種形式,可以將上面的指令稍微修改,也可以另外寫一份協(xié)議。
心跳功能:當(dāng)RTU和遠程服務(wù)器建立連接后,服務(wù)器判斷設(shè)備是否在線,需要RTU定時發(fā)送一串?dāng)?shù)據(jù)給服務(wù)器,用通信來確認RTU在線。
遠程控制功能:依托上述功能的實現(xiàn),可以輕松地制定一些協(xié)議,遠程服務(wù)器通過下發(fā)對應(yīng)的協(xié)議,來控制RTU的DI、DO、AI等接口。控制方式包括讀寫、定時寫、IO聯(lián)動等。
Modbus功能:工業(yè)現(xiàn)場控制中,很多設(shè)備都支持Modbus協(xié)議。因此RTU實現(xiàn)Modbus協(xié)議很有必要。因為大多數(shù)設(shè)備都是通過01H、02H、03H、04H、05H、06H來控制,所以實現(xiàn)這些功能碼基本可以滿足工業(yè)現(xiàn)場控制設(shè)備的需求。
2.軟件功能定義
2.1 軟件實現(xiàn)功能:
AT指令配置設(shè)備運行參數(shù),包括:服務(wù)器連接IP、端口號;心跳包開啟/關(guān)閉;心跳包內(nèi)容;注冊包模式;注冊包內(nèi)容。以及復(fù)位和查詢相關(guān)配置參數(shù)指令。
可隨時選擇進入、退出透傳模式
心跳保持功能,心跳間隔可配置
網(wǎng)絡(luò)重連功能
理論上可以發(fā)送無限長度數(shù)據(jù)包
波特率固定為115200,可以根據(jù)客戶需求定制
網(wǎng)絡(luò)AT指令和JSON協(xié)議配置功能,可以通過服務(wù)器下發(fā)遠程AT指令配置
支持遠程升級
支持5路DI,DI可以配置為,上拉/下拉,初始電平,主動上報,定時上報,可以單獨讀某一路,可以5路同時讀
支持5路DO,包含,可配上拉/下拉,初始電平,重啟狀態(tài),可以單獨設(shè)置某一路的輸出電平,也可以同時設(shè)置5路的輸出電平
支持1路AI,可以采集4 - 20mA的電流,可以配置閾值,按照配置觸發(fā)報警,周期上報
鬧鐘功能,DO定時執(zhí)行設(shè)置動作
IO聯(lián)動,DI/AI作為輸入源,DO跟隨動作,包括正向跟隨、反向跟隨DI;閾值內(nèi)、閾值外執(zhí)行相應(yīng)動作
支持設(shè)置50組(01H 02H 03H 04H 05H 06H)指令,設(shè)置兩組(10H)指令。支持按照設(shè)置的功能碼等配置,通過Modbus輪訓(xùn),支持Modbus RTU,JSON三種協(xié)議格式上報。
2.2 軟件功能模塊分析:
按照上面的分析,開發(fā)的過程就是實現(xiàn)一個個組件,幾個組件完成一個模塊,幾個模塊完成一個項目的開發(fā)。
開發(fā)過程會從核心組件驗證,完整代碼詳解,調(diào)試三個章節(jié)來講,如何使用服務(wù)層API或應(yīng)用層組件中的代碼實現(xiàn)組件和模塊,從而完成整個項目。
2.3 軟件流程圖:
3.基開發(fā)豆平臺開發(fā)分析
我們的目的是做一款RTU,根據(jù)RTU應(yīng)該具有的的功能,代碼可以分為:數(shù)據(jù)存儲模塊,AT指令模塊,切卡模塊,透傳模式切換模塊,HTTP模塊,心跳模塊,掉線重連模塊,DI模塊,DO模塊,AI模塊,JSON模塊,鬧鐘模塊,Modbus模塊。
模塊是根據(jù)相似的功能,把對應(yīng)的代碼放到同一個源文件中。每個功能算作一個組件,不同組件組合以來,構(gòu)成了模塊的主要功能。
數(shù)據(jù)存儲組件:包括文件創(chuàng)建,初始化,讀寫,關(guān)閉等。
AT指令組件:包括串口初始化,串口數(shù)據(jù)接收,發(fā)送,數(shù)據(jù)分析,AT指令解析
切卡組件:包括GPIO初始化,復(fù)位切卡
透傳模式切換組件:包括串口初始化,串口數(shù)據(jù)接收,發(fā)送,數(shù)據(jù)分析,切換模式
掉線重連組件:包括連接狀態(tài)檢測,掉線重連
HTTP組件:包括參數(shù)配置,連接服務(wù)器,發(fā)送,接收數(shù)據(jù)
心跳組件:包括參數(shù)配置,定時發(fā)送
DI組件:包括參數(shù)配置,GPIO初始化,中斷檢測,模式切換,定時上報,中斷上報
AI組件:包括參數(shù)配置,ADC接口初始化,電流計算,定時上報
DO組件:包括參數(shù)配置,GPIO初始化,模式切換,定時上報,跟隨DI或者AI
鬧鐘組件:包括參數(shù)配置,定時,超時動作
JSON組件:包括數(shù)據(jù)接收,解析,數(shù)據(jù)發(fā)送
Modbus組件:包括參數(shù)配置,數(shù)據(jù)接收,解析,數(shù)據(jù)發(fā)送
上述模塊功能大致是按照依賴順序來的,下面的模塊實現(xiàn)可能要基于上面的組件。
AT指令模塊
心跳模塊
HTTP網(wǎng)絡(luò)模塊
網(wǎng)絡(luò)AT模塊
主任務(wù)模塊
升級模塊
IO模塊
文件模塊
JSON協(xié)議模塊
DO模塊
DI模塊
AI模塊
MODBUS模塊
四、CAT1 RTU方案成果展示
1.SCH的講解和Geber文件資料
詳情請見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫
2.Datasheet
詳情請見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫
3.AT指令手冊
詳情請見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫
4.產(chǎn)品BOM
詳情請見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫
5.固件下載鏈接
詳情請見Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫
五、如何了解更多CAT1 RTU方案
本文章源自奇跡物聯(lián)開源的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用知識庫Cellular IoT Wiki,更多技術(shù)干貨歡迎關(guān)注收藏Wiki:Cellular IoT Wiki 知識庫(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)
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Cellular IoT Wiki沉淀的技術(shù)內(nèi)容方向如下:
奇跡物聯(lián)的業(yè)務(wù)服務(wù)范圍:基于自研的NB-IoT、Cat1、Cat4等物聯(lián)網(wǎng)模組,為客戶物聯(lián)網(wǎng)ODM/OEM解決方案服務(wù)。我們的研發(fā)技術(shù)中心在石家莊,PCBA生產(chǎn)基地分布在深圳、石家莊、北京三個工廠,滿足不同區(qū)域&不同量產(chǎn)規(guī)模&不同產(chǎn)品開發(fā)階段的生產(chǎn)制造任務(wù)。跟傳統(tǒng)PCBA工廠最大的區(qū)別是我們只服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)客戶。
連接我們,和10000+物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)者一起 降低技術(shù)和成本門檻
讓蜂窩物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用更簡單~~
哈哈你終于滑到最重要的模塊了,
千萬不!要!劃!走!忍住沖動!~
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