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F2302嵌入式GPRS_DTU.pdf

一、 GPRS介紹

GPRS通用無線分組業(yè)務(wù)GPRS（General Packet Radio Service）是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無線IP連接。簡單的說，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，其方法是以“分組”的形式傳送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)容量只在所需時(shí)分配，不要時(shí)就釋放，這種發(fā)送方式稱為統(tǒng)計(jì)復(fù)用。目前，GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)的傳輸速度可達(dá)115k/s。GPRS是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的技術(shù)，是介于第二代數(shù)字通信和第三代分組型移動(dòng)業(yè)務(wù)之間的一種技術(shù)，所以通常稱為2.5G。
GPRS有下列特點(diǎn)：
1、可充分利用現(xiàn)有資源：中國移動(dòng)覆蓋全國的無線網(wǎng)絡(luò)---GSM，方便、快速、無需布線，低成本地為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)的部署。
2、傳輸速率高，GPRS數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到57.6KBPS，最高到170BPS。
3、接入時(shí)間短，GPRS接入等待時(shí)間短，可快速建立連接。
4、提供實(shí)時(shí)在線功能“allwayonline”，用戶設(shè)備將始終處于連線和在線狀態(tài)，這將使訪問服務(wù)變得非常簡單、快速。
5、按流量計(jì)費(fèi)，gprs用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)，用戶即使在線也是不收費(fèi)的。
gprs業(yè)務(wù)，具有接入迅速、永遠(yuǎn)在線、流量計(jì)費(fèi)等特點(diǎn)，在遠(yuǎn)程突發(fā)性數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢，特別適合于頻發(fā)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

二、 產(chǎn)品概述

F2302嵌入式 GPRS DTU（簡稱DTU），是一款使用GPRS進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備。支持PPP、TCP、UDP、DNS等眾多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SOCKET插口標(biāo)準(zhǔn)，為用戶提供全透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶自定義協(xié)議傳輸兩種模式。同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、設(shè)備間、設(shè)備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關(guān)心復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、通過串行口，就可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，讓你的設(shè)備隨時(shí)隨地接入Internet。
本DTU產(chǎn)品支持TCP和UDP兩種報(bào)文格式，用戶可以自由選擇。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集/傳輸、水污染監(jiān)控、森林防火、氣象數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程抄表、ATM機(jī)、彩票投注機(jī)、油田等領(lǐng)域。無需任何布線就可以解決野外數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。只要有GPRS網(wǎng)絡(luò)的地方、F2302 DTU就可以為你提供無線數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
關(guān)鍵詞：透明收發(fā)。所謂透明收發(fā)就是數(shù)據(jù)所見即所得，發(fā)送的數(shù)據(jù)和接收的據(jù)
完全一樣，你不必關(guān)心中間環(huán)節(jié)；類似于一條透明管道，只不過這條管道你看不
見、摸不著，通過gprs網(wǎng)絡(luò)無限延伸到世界各地。
1、產(chǎn)品特性：
★、F2302根據(jù)設(shè)置好的工作參數(shù)，無需其它任何設(shè)備，上電自動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)，自動(dòng)連接服務(wù)器。
★、支持全透明收發(fā)模式和協(xié)議通訊兩種工作模式，在協(xié)議通訊模式下，發(fā)送數(shù)據(jù)包頭用戶可以自行定義，使上位機(jī)和DTU的通訊更加靈活。
★、支持多監(jiān)控中心，主中心和備份中心可以隨意切換，每個(gè)數(shù)據(jù)中心都可以配置成固定IP或域名解析方式工作。
★、支持圖形界面、AT命令行、遠(yuǎn)程等多種方式對(duì)DTU進(jìn)行參數(shù)配置和控制。
★、F2302 DTU是業(yè)內(nèi)體積最小、厚度最薄、功能超強(qiáng)的嵌入式GRPS收發(fā)模塊,具有很高的性價(jià)比。
★、采用翻蓋式SIM卡座，可靠連接。
★、高度集成的GPRS、TCP/IP技術(shù) ，內(nèi)置工業(yè)級(jí)GPRS引擎和嵌入式CPU完成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持PPP、TCP、UDP、DNS等協(xié)議，為用戶數(shù)據(jù)提供透明的傳輸通道。
★、模塊獨(dú)家采用雙核設(shè)計(jì)，當(dāng)主核受到超強(qiáng)電磁干擾等意外情況發(fā)生出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象時(shí)，從核立刻啟動(dòng)，迫使主核斷電重起。雙核、軟硬看門狗設(shè)計(jì)保證模塊在各種復(fù)雜環(huán)境下永不死機(jī)，無需任何人工干預(yù)，大量節(jié)省維護(hù)成本。
★、用戶可設(shè)置心跳間隔、保持設(shè)備長期在線
★、由于信號(hào)不好、中心關(guān)閉等引起的斷線，DTU保證在條件恢復(fù)后自動(dòng)重連
★、支持中心為固定IP方式
★、支持中心為動(dòng)態(tài)IP+域名解析方式，該功能使用戶無需申請固定IP業(yè)務(wù)
★、支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)方式
★、同時(shí)支持TTL、232通訊接口，波特率可選擇，從600BPS到115200BPS。
★、通過片內(nèi)bootloader裝載程序?qū)崿F(xiàn)串口編程(ISP)，方便升級(jí)。隨時(shí)享用新功能。
★、F2302內(nèi)有FLASH存貯器，一次設(shè)置，永久有效,掉電不丟失。
★、支持軟關(guān)機(jī)、軟復(fù)位、休眠等功能，節(jié)省功耗和數(shù)據(jù)流量
★、抗干擾設(shè)計(jì)，適合強(qiáng)電磁干擾的場合
★、支持APN數(shù)據(jù)專網(wǎng)業(yè)務(wù)
2、F2302 GPRS DTU構(gòu)成及工作原理
　　 F2302是一個(gè)由GPRS引擎加上MCU微處理器組成的一個(gè)控制系統(tǒng)。GPRS引擎主要是用來建立無線GPRS信道，并接收和發(fā)出數(shù)據(jù)。MCU微處理器系統(tǒng)用來控制GPRS引擎，內(nèi)嵌各種網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，將各種復(fù)雜編碼的協(xié)議解析出來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明收發(fā)，使用戶不用關(guān)心復(fù)雜的底層通訊協(xié)議，使用戶徹底解放出來，將更多的精力投入到自己的方案設(shè)計(jì)上。

3、F2302 GPRS DTU工作流程
1)、DTU上電后，等待接收6個(gè)以上的”+”號(hào)，以便進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置模式，如果在5秒的時(shí)間內(nèi)沒有收到，則進(jìn)入工作模式。
2）、進(jìn)入工作模式后，DTU進(jìn)行初始化，將各種參數(shù)從ROM調(diào)入RAM，為后面的工作聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸做好準(zhǔn)備。
3)、然后DTU自動(dòng)通過PPP撥號(hào)上網(wǎng)、PPP用戶身份、密碼驗(yàn)證,直至聯(lián)網(wǎng)成功。
4)、DTU入網(wǎng)成功后，如果DTU工作在TCP協(xié)議下，則首先試圖連接主服務(wù)中心1 SOCKET，如果連接不上，則轉(zhuǎn)去連接備用服務(wù)中心2 SOCKET。如果備用中心2也連接不上，再次重連主中心1。。。這樣循環(huán)掃描3次，如果兩個(gè)監(jiān)控中心都不能連接上，DTU自動(dòng)復(fù)位重啟，重復(fù)上面的步驟。直至成功連接服務(wù)中心。
5）、如果DTU成功連接其中的一個(gè)數(shù)據(jù)中心，則DTU在工作過程中，始終與該中心保持連接與通信，當(dāng)?shù)艟W(wǎng)、中心出問題、信號(hào)弱等原因?qū)е翫TU重連時(shí)，DTU也始終去與該中心連接，與該中心連接3次失敗后，DTU自動(dòng)復(fù)位重啟，重復(fù)上面的步驟。
注：如果DTU工作在UDP協(xié)議模式下，則DTU只與主中心1進(jìn)行連接通訊，備份中心2則不予理會(huì)，因?yàn)閁DP不是面向連接的協(xié)議，用戶使用時(shí)請注意。

三、 F2302 GPRS DTU性能指標(biāo)
1、支持三頻GSM/GPRS 900/1800/1900MHz無線網(wǎng)絡(luò)
2、天線接口：SMA陰頭連接器
3、標(biāo)準(zhǔn)DB9插座，支持RS232/RS485串行接口
4、采用推拉式手機(jī)SIM卡座
5、供電電壓范圍：+4.5V到+5.5VDC
6、通信時(shí)電流<200MA、空閑時(shí)<30MA、關(guān)機(jī)時(shí)<10MA
7、工作環(huán)境溫度：-35度到+80度
8、尺寸：長77mm、寬60mm、高14mm

四、 產(chǎn)品接口描述

1、F2302串行接口描述
F2302采用標(biāo)準(zhǔn)DB9母頭插座，支持RS232/RS485接口。 DB9插座外

電纜連接線序如下圖：

2、工作狀態(tài)指示燈
F2302模塊板上有兩個(gè)發(fā)光二極管，一個(gè)是NET指示燈，一個(gè)是LINK指示燈。 NET指示燈是短信GSM引擎工作狀態(tài)指示燈，模快上電幾秒后，該燈將快速閃爍，表明模塊正在尋找網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)找到GSM網(wǎng)絡(luò)后該燈將以大概3秒滅1秒閃的頻率閃爍。
LINK指示燈是模塊工作狀態(tài)指示燈，當(dāng)F2302模塊開機(jī)正常后，該燈將處于長亮狀態(tài)，DB9串口同時(shí)將輸出“SYSSTART”字符串。
3、SIM卡的安裝
沿著卡座平行方向搓開卡槽的上蓋，將SIM卡對(duì)準(zhǔn)上蓋的卡槽平行插入，注意SIM卡的銅片要和卡槽底座相對(duì)，SIM卡的三角缺口與卡槽底座的缺口想對(duì)。然后合上上蓋，鎖緊。
注意：裝上和取下SIM卡時(shí)要處于斷電狀態(tài)！

4、天線的安裝
F2302天線接口為SMA陰頭插座，將紅色的保護(hù)冒取下，露出天線座，將配套天線的SMA陽頭旋到F2302的天線接口上，旋緊。

圖6、取下紅色的保護(hù)冒，擰上GSM天線

5、電源接口
F2302采用直流DC5V供電，F(xiàn)2302-A需要用戶自備DC5V電源（推薦
開關(guān)電源）靠近DB9插座的一側(cè)是5V電源正極輸入，另一側(cè)是電源地。

當(dāng)用戶用外加電源給模塊供電時(shí)，必須保證電源的穩(wěn)定性（紋波小于300MV）并保證電源功率大于1W。

五、DTU數(shù)據(jù)收發(fā)說明

1、F2302提供全透明傳輸模式
2、DTU與用戶接口之間，最大發(fā)送數(shù)據(jù)包載荷為1KByte。
3、DTU上電后自動(dòng)根據(jù)配置參數(shù)撥入GPRS網(wǎng)絡(luò)，并自動(dòng)尋找可以使用的數(shù)據(jù)采集中心，用戶發(fā)送給DTU的所有數(shù)據(jù)，DTU都當(dāng)成實(shí)際數(shù)據(jù)通過TCP或UDP協(xié)議發(fā)送給數(shù)據(jù)采集中心，DTU收到數(shù)據(jù)采集中心的數(shù)據(jù)后，都直接發(fā)送給用戶機(jī)，中間不做任何轉(zhuǎn)換，不夾雜任何其他數(shù)據(jù)，此工作模式為用戶的原有串口設(shè)備升級(jí)為GPRS傳輸提供了極大的方便性。
4、 DTU接收到數(shù)據(jù)后的封包方法：
封包方法有兩種：
(1)、延時(shí)封包，封包時(shí)間是幾百毫秒，如果在延時(shí)封包時(shí)間內(nèi)沒有收到足夠的一包數(shù)據(jù)，則DTU視為一個(gè)數(shù)據(jù)包強(qiáng)迫發(fā)送到數(shù)據(jù)采集中心。
(2)、接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)達(dá)到最大包載荷封包。
如果DTU收到滿載荷一包數(shù)據(jù)，則不管延時(shí)時(shí)間到與不到，強(qiáng)制封包發(fā)送。如果用戶數(shù)據(jù)源源不斷地發(fā)送給DTU，則DTU自動(dòng)按最大包載荷進(jìn)行封包發(fā)送。
DTU 接收數(shù)據(jù)量超過最大緩沖區(qū)時(shí)將自動(dòng)循環(huán)覆蓋掉開始的數(shù)據(jù)。

六、F2302 GPRS DTU 通過本地串口配置

DTU在使用之前應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲茫员鉊TU與用戶終端設(shè)備和服務(wù)中心能夠正常的通信。如果用戶對(duì)DTU不予配置，DTU將自動(dòng)與我公司的數(shù)據(jù)中心連接。

DTU的配置可以在串口工具下采用AT指令完成配制，也可以通過我們提供的圖形配置軟件完成配置，如果DTU與監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)，也可以通過GPRS遠(yuǎn)程配置。
下面介紹DTU通過本地串口用圖形軟件完成配置，實(shí)際上我們的圖形軟件也是在AT指令的基礎(chǔ)上制作的，用戶也可以通過后面介紹的AT指令集自己來制作圖形化配置軟件。

操作過程如下：
1、用串口數(shù)據(jù)線連接DTU與上位機(jī)。如果筆記本自身不帶串口，可用USB轉(zhuǎn)串口模塊設(shè)備。
2、安裝“DTU配置軟件“，并執(zhí)行

“接收窗口“顯示的信息是DTU發(fā)送到上位機(jī)的信息，
“發(fā)送窗口“顯示的信息是點(diǎn)擊每個(gè)命令按鈕后上位機(jī)發(fā)送給DTU的信息。
3、在“初始化控制“一欄內(nèi)選擇與DTU相對(duì)應(yīng)的通信參數(shù)，DTU默認(rèn)波特率為9600，因此選擇波特率9600。選擇對(duì)應(yīng)的PC機(jī)串口號(hào)。
4、點(diǎn)擊“打開串口“，再點(diǎn)擊“進(jìn)入配置”，進(jìn)入配置后，實(shí)際是配置軟件不停的給DTU發(fā)送6個(gè)以上的“+”號(hào)，在DTU上電收到這些“+”號(hào)后，即進(jìn)入配置界面。接收窗口顯示的是配置指令的提示幫助。

“接收窗口“顯示的信息是DTU發(fā)送到上位機(jī)的信息，
“發(fā)送窗口“顯示的信息是點(diǎn)擊每個(gè)命令按鈕后上位機(jī)發(fā)送給DTU的信息。
3、在“初始化控制“一欄內(nèi)選擇與DTU相對(duì)應(yīng)的通信參數(shù)，DTU默認(rèn)波特率為9600，因此選擇波特率9600。選擇對(duì)應(yīng)的PC機(jī)串口號(hào)。
4、點(diǎn)擊“打開串口“，再點(diǎn)擊“進(jìn)入配置”，進(jìn)入配置后，實(shí)際是配置軟件不停的給DTU發(fā)送6個(gè)以上的“+”號(hào)，在DTU上電收到這些“+”號(hào)后，即進(jìn)入配置界面。接收窗口顯示的是配置指令的提示幫助。

5、DTU進(jìn)入上面的配置界面后，用戶可以發(fā)送指令對(duì)DTU進(jìn)行配置了，下面結(jié)合圖形軟件界面和DTU支持的AT指令來具體介紹如何對(duì)DTU進(jìn)行操作。

Ⅰ、DTU支持的每條AT命令輸入格式，字符均為大寫，指令輸入完以后要以回車結(jié)束；整條指令要一次發(fā)送給DTU才能有效。
Ⅱ 、DTU的每項(xiàng)參數(shù)都可以在相應(yīng)的輸入框中輸入，然后點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的按鈕即可配置，在“DTU控制“一欄內(nèi)的命令按鈕當(dāng)前不可以控制，只有在DTU與采集中心聯(lián)網(wǎng)成功后，才可以變成可以控制的按鈕。
Ⅲ、在“DTU特征設(shè)置項(xiàng)”一欄內(nèi)也有一個(gè)“波特率”設(shè)置項(xiàng)，這是改變DTU的串口波特率的設(shè)置項(xiàng)，注意：DTU的波特率改變后將立刻生效。
Ⅳ、DTU配置完成后，點(diǎn)擊“退出配置”,則DTU將自動(dòng)復(fù)位重起，通過觀察“接收窗口”看設(shè)置是否生效。
Ⅴ、DTU配置完成后，可以屏蔽掉DTU的輸出信息，點(diǎn)擊“DTU特征設(shè)置項(xiàng)”中的“是否輸出調(diào)試信息”，點(diǎn)選該項(xiàng)后則DTU輸出調(diào)試信息，否則則不輸出調(diào)試信息。在最初用戶對(duì)DTU的使用還不太熟悉的情況下，可以讓DTU輸出信息，以便觀察DTU的工作過程，待熟悉后則可屏蔽掉調(diào)試信息。在屏蔽掉輸出信息后，當(dāng)DTU與監(jiān)控中心連接成功后，只輸出“SYSSTART”字符串，其他信息不再輸出。
當(dāng)測試沒有問題后可以將DTU與用戶串口設(shè)備直接連接。

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九、常見問題解答
1、問：DTU如何訪問數(shù)據(jù)采集中心？需要何種組網(wǎng)方式來實(shí)現(xiàn)？
答：DTU上電后，根據(jù)配置參數(shù)，首先進(jìn)行PPP撥號(hào)上網(wǎng)，用戶身份驗(yàn)證，然后通過IP地址訪問數(shù)據(jù)采集中心。DTU是通過存貯在DTU里面的中心IP地址或域名地址來訪問數(shù)據(jù)中心的。

一般有三種GPRS組網(wǎng)方式：
方式一、給數(shù)據(jù)采集中心申請一個(gè)固定IP地址，DTU上電后每次都訪問這個(gè)固定IP地址。
方式二、如果數(shù)據(jù)中心沒有固定IP地址，可以給數(shù)據(jù)采集中心申請一個(gè)動(dòng)態(tài)域名（DDNS），然后在中心端安裝一個(gè)域名解析軟件。DTU通過動(dòng)態(tài)域名解析動(dòng)態(tài)獲取數(shù)據(jù)采集中心當(dāng)前的IP地址。需要說明的是現(xiàn)在很多公司都提供免費(fèi)申請二級(jí)域名和提供動(dòng)態(tài)域名解析的客戶端軟件，如花生殼、科邁通訊等公司，用戶可以登陸他們的網(wǎng)站，申請免費(fèi)二級(jí)域名和下載客戶端域名解析軟件使用。
方式三、向移動(dòng)運(yùn)營商申請移動(dòng)專用VPN業(yè)務(wù)，使DTU與中心組成一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)。
2、 問：DTU日常通訊信息費(fèi)是如何計(jì)費(fèi)的？
答：GPRS一般是按照數(shù)據(jù)流量來計(jì)費(fèi)的，1分/K。還有包月20元卡和30元卡，具體請咨詢當(dāng)?shù)氐囊苿?dòng)運(yùn)營商。
3、 問：數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)該選擇TCP還是UDP協(xié)議？
答：DTU支持兩種通訊協(xié)議，UDP協(xié)議是非面向連接的協(xié)議，帶有廣播的性質(zhì)。因此是不可靠傳輸協(xié)議，但UDP協(xié)議速度快，節(jié)省流量。
TCP協(xié)議是面向連接的協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸可靠，缺點(diǎn)是速度慢，費(fèi)流量。
具體選擇哪一種通訊協(xié)議，可以根據(jù)自己的需要來決定。
4、 問： DTU為何無法登陸數(shù)據(jù)采集中心
答： 1）檢查電源是否正常，電源電壓、功率是否滿足要求

2） 檢查SIM卡是否開通了GPRS無線上網(wǎng)功能（接入點(diǎn)是CMNET），SIM卡是否欠費(fèi)

3）檢查GSM天線狀況，檢查DTU天線所處的位置是否信號(hào)充足

4）檢查DTU面板上的“NET“狀態(tài)燈閃爍是否正常，正常是NET燈大概以3秒滅，1秒亮的頻率閃爍

5）檢查你的監(jiān)控中心IP地址或域名解析出來的地址是否是公網(wǎng)IP地址，可以用模擬DTU在與監(jiān)控中心不同網(wǎng)絡(luò)的地方測試網(wǎng)絡(luò)是否正常。

6）檢查端口號(hào)是否可用，檢查防火墻是否屏蔽了你的端口號(hào)。

5）如果以上都正常，啟動(dòng)串口配置軟件，檢查配置參數(shù)是否正確。尤其是檢查主、備中心IP和端口地址是否與中心相匹配。
5、 問：監(jiān)控中心如何開發(fā)
答：監(jiān)控中心的開發(fā)我們可以提供帶有源碼的ＶＢ　ＤＥＭＯ軟件，用戶可在此基礎(chǔ)上更改，開發(fā)適合自己應(yīng)用的監(jiān)控中心。

十二、售后服務(wù)政策
1、 軟終生免費(fèi)升級(jí)；
2、有產(chǎn)品自身質(zhì)量問題出現(xiàn)的故障，三個(gè)月內(nèi)免費(fèi)包換（用戶人為損壞、引腳上錫、內(nèi)部器件被焊，參照第四條規(guī)定）；
3、免費(fèi)保修一年（因?yàn)橛脩魶]有按產(chǎn)品操作規(guī)程而引起的損壞，參照第四條規(guī)定）；
4、終生保修，損壞配件按市場價(jià)收取。