RS232/RS485转4G DTU 上传基于Modbus协议的温湿度传感器数据到远程TCP服务器

简介: RS232/RS485转4G DTU 上传基于Modbus协议的温湿度传感器数据到远程TCP服务器

1 硬件准备


  1. 4G DTU 一台
  2. USB转232转接线一根
  3. 485温湿度传感器一个
  4. 12V电源2个
  5. LTE-Cat1物联网卡一张


2 拓扑图


1666268166166.jpg

DTU RS485 <-----> 传感器的485线(A接A,B接B)

DTU RS232 <-----> USB转RS232转接器

DTU 电源(耳机孔电源)<-----> DC 12V 外接电源

传感器电源线 <-----> DC 12V 外接电源


3 准备知识


3.1 什么是DTU


3.1.1 概念


DTU(Data Transfer Unit):数据传输单元,专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据,进而通过无线通信网络进行传送的终端设备。节省开发时间,快速将设备数据上传到服务器。


3.1.2 DTU类型


有两种分类方式,其一是按照通信方式分类有以下7类;


  1. GPRS
  2. 4G
  3. NB-IoT
  4. LORA
  5. ZigBee
  6. WiFi
  7. 卫星


其二是按照接口类型分类。


  1. RS232
  2. RS485
  3. TTL


3.2 RS232


RS表示Recommend Standard(推荐标准),串口标准之一,较为常用。工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。接口形态为DB9。


3.3 RS485


RS含义同上。RS232接口,可以实现点对点的通信方式,但不能实现联网功能,随后出现的RS485解决了这个问题。RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式。RS485/MODBUS是流行的一种布网方式,实施简单方便 ,支持RS485的仪表很多。1


3.4 Modbus RTU协议


3.4.1 概念


Modbus RTU是一种紧凑的,采用二进制表示数据的方式。后续的命令/数据带有循环冗余校验的校验和(CRC16)。

Modbus协议是一个Master/Slave架构的协议。和TCP有点类似。

一个节点是master节点,其他使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点。每一个slave设备都有一个唯一的地址。


3.4.2 命令举例


请求:01 03 00 00 00 02 C4 0B

字节 功能 含义
01 设备地址 设备地址为1
03 功能码 当前为03读取请求
00 00 设备地址 寄存器起始地址,从00 00寄存器开始读取
00 02 读取寄存器长度 读取2个长度,对应回复4个字节
C4 0B 效验和 CRC16效验和


回复:01 03 04 00 0C 00 02 BB F1

字节 功能 含义
01 设备地址 设备地址为1
03 功能码 当前为03读取回复
04 数据长度 当前为03读取回复
00 0C 设备地址 寄存器1数值
00 02 读取寄存器长度 读取2个长度,对应回复4个字节
BB F1 效验和 CRC16效验和


4 期待目标


  1. 将传感器设备的数据通过4G网络上报给云服务器(已完成)
  2. 通过网络发送命令给传感器


5 调试流程


5.1 搭建TCP服务器


在服务器上安装Socket程序,启动TCP监听。


5.2 配置4G DTU 设置TCP服务器连接


  1. 设置DTU工作方式为数据透传;
  2. 设置上述服务器的IP和端口数值;
  3. 设置消息格式,包括心跳包和注册数据;
  4. 点击保存参数,点击重启设备。(每一次对设备进行配置后,都需重启生效)
  5. 在服务器上查看是否收到数据。
  6. 如果收到数据,表明网络通信服务是OK的。


5.3 配置温湿度传感器


使用USB转485转接器连接温度传感器,DC 12V电源对传感器进行供电。

为避免和其它的传感器地址冲突,设置温度传感器的地址值为3,然后对传感器进行写操作,接着读取数据。

1666268427676.jpg

可以看到数据采集成功。


5.4 设置Modbus主动轮询参数

1666268444051.jpg

此配置的功能是,DTU可以向传感器发送读取指令03 03 00 00 00 02 C5 E9,对应上一步设置的温度传感器的地址。DTU收到回复数据后,会将字节数组数据按照设置的上传类型【json带IMEI】通过4G网络上传至步骤5.1设置的TCP服务器上。整条数据包格式如下所示。


{"IMEI":863488052947903,"time":"2022-06-10 16:03:43","wenshidu":[1,15,3,42]}

5.5 集成测试


将上述器件进行连接,进行集成测试。线有点多,可以使用并线器。


6 结果


读取温湿度数据,4个字节,前2个表示温度,后2个表示湿度,拿[1,27,3,6]举例。

[1,27] = 0x011B = 0d283 ,除10等于 28.3℃

[3,6] = 0x0306 = 0d777,除10等于 77.7 RH

1666268478440.jpg




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