在开始之前,首先需要搞明白以下几个概念,RS485, Modbus协议和DTU。
RS485,基础概念自行度娘,这里如果简单理解的话就是一种串行通信标准。非硬件工程师其实记住RS485有4条线,A,B,VIM和GND。 可简单理解为A,B作为数据传输,VIM和GND作为电源的正负。在设备接入上一般是A口对A口, B口对B口。
Modbus协议, 一种通信协议,而且是现在很多工业的电气设备上都会用到的。稍后我们会在例子中讲到。
DTU, 数据传输单元,通过DTU,可以将RS485设备的数据传输到MQTT或者其他地方。
简单理解上面的概念后,我们开始进行数据的接入。
1. 首先进行硬件之间的对接,将RS485的A口接入DTU的A口, B口接入B口。在这里要值得注意得是,因为RS485设备是属于被动设备,需要由上位机发起询问后才会返回传感器上的数据。具体的数据格式需要根据自己手上的设备来确定。
以老司机手里的这款温湿度传感器为例,在产品说明书的章节里面,描述了这款传感器的问询参数:
地址码 功能码 起始地址 数据长度 校验码低位 校验码高位
0x01 0x03 0x00,0x00 0x00,0x02 0xC4 0x0B
这说明了,如果我们需要让传感器返回传感器的数据,我们需要对传感器下发如下的命令:
010300000002C40B
为了便于大家理解, 我们这样来看这串命令
01【我们要查询地址为01的设备,默认的地址为01】
03【使用功能03】
0000【从这里开始查询】
0002【数据长度】
C40B【验证码】
如果指令下发正常,将会返回下面的数据:
地址码 功能码 字节数 数据值(湿度、温度) 校验码低位 校验码高位
0x01 0x03 0x04 0x02 0x3F 0x01 0x06 0x4A 0x15
我们还是把数据拆分起来看一下,如果返回正常,我们将会得到下面的数据。
010304023F01064A15
其中023F0106就是我们期望得到的数据,因为返回的值是16进制的,我们根据产品手册的描述,得知023F和0106分别表示在十六进制下的温度和湿度,我们再进行转换后就可以得到实际10进制下的温度和湿度了。
2. 在我们理解了如何下发数据到设备,以及读取设备返回的值后。我们开始在阿里云物联网平台进行操作。
2.1 首先创建产品,这里要注意的是,因为我们的设备是一个4G的DTU,所以联网方式选择蜂窝,数据格式选择透传(因为我们从DTU拿到的数据并不是JSON格式的)
当我们产品创建好了后,我们可以看到我们的物模型的透传伤上行和下行的TOPIC。
2.2 【重点来了】因为我们透传过来的数据并不是能直接被云平台可以解析的,所以阿里云物联网平台提供了【消息解析】这么一个功能。
为了方便理解,我们可以看一下一次设备上报将会经过哪些步骤。
通过图,我们可以看到,设备通过DTU把设备上传后,首先云平台通过MQTT的TOPIC接手到消息后,会调用RawDataToProtocol讲数据从 原始数据解析道协议数据,接着云端进行一个响应up_raw.
我们从DTU上行收到的数据如下:
最终通过转换之后得到的数据如下:
{"Params":"01030402e40080ba1c","ResultData":{"method":"thing.event.property.post","fHead":1,"id":"50594532","addr":"1","params":{"Humidity":74,"temperature":12.8},"version":"1.0","fun":"3"},"RequestId":"null","Content":"null","Reason":"success","clientId":"null"}
在这里我们可以看到我们已经拿到了设备上行的数据,即{"Humidity":74,"temperature":12.8}
这里之所以能进行转换,就是我们刚提到的消息解析所进行的。消息解析只是JS,PYTHON,PHP进行编写。
老司机使用的是PYHON,我们来看一下代码
ALINK_PROP_REPORT_METHOD = 'thing.event.property.post' # 物联网平台Topic,设备上传属性数据到云端。
defraw_data_to_protocol(bytes): uint8Array= [] forbyteValueinbytes: uint8Array.append(byteValue&0xff) fHead=uint8Array[0] jsonMap= {} jsonMap['fHead'] =fHeadjsonMap['method'] =ALINK_PROP_REPORT_METHODjsonMap['version'] ='1.0'jsonMap['id'] =str(bytes_to_int(uint8Array[1:5])) jsonMap['addr'] =str(bytes_to_int(uint8Array[0:1])) jsonMap['fun'] =str(bytes_to_int(uint8Array[1:2])) params= {} params['Humidity'] =float(bytes_to_int(uint8Array[3:5]))/10params['temperature'] =float(bytes_to_int(uint8Array[5:7]))/10jsonMap['params'] =paramsreturnjsonMap# byte转成int。defbytes_to_int(bytes): data= ['%02X'%iforiinbytes] returnint(''.join(data), 16)
在上面的代码上,我们可以看到消息解析 讲收到的消息进行了几次转换,得到了相对应的数据。
我们这里着重描述一下如何获取到温度和湿度
params['Humidity'] = float(bytes_to_int(uint8Array[3:5]))/10
params['temperature'] = float(bytes_to_int(uint8Array[5:7]))/10
我们回顾一下,上述代码其实是对010304023F01064A15进行了解析。而根据传感器的约定,数据的第四,第五位表示的是湿度,第六,第七表示的是温度。
01 03 04 02 3F 01 06 4A 15
所以uint8Array[3:5] 我们拿到的是 02 3F,并将bytes转换成int后,再除以10,则得到了我们的湿度。
uint8Array[5:7] => 01 06 进行转换,再除以10,得到温度。
以上就是通过消息解析,将透传的数据在阿里云平台上进行转换的方式了。
值得注意的是,由于RS485设备属于被动设备,有的DTU可以自动轮讯,有的DTU是需要上位机下发指令后才能对RS485设备发送指令。