解析GPRS DTU介绍及其工作原理

祁聪莹 15310116063

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【嵌牛导读】：GPRS DTU 简称GPRS模块，即串口服务器的无线版，其功能与串口服务器类似。GPRS DTU是一种物联网无线数据终端，利用公用运营商网络GPRS网络（又称G网）为用户提供无线长距离数据传输功能。 采用高性能的工业级8/16/32位通信处理器和工业级无线模块，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232和RS485（或RS422）接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能。

【嵌牛鼻子】：DTU GPRS

【嵌牛提问】：GPRS是什么？DTU又是什么？

【嵌牛正文】：

GPRS DTU工作原理

DTU与服务器之间的通信是由GPRS DTU端（客户端）发起的，服务器端通过发回反馈或接受通信来对DTU端做出响应。DTU端与服务器端共同组成了基于GPRS和INTERNET网络通信的应用系统。相比DTU端，服务器端安装有更为复杂的应用程序，能够接受任何DTU端发起的通信请求，并时刻检测链路中的通信状态，从而实现实时数据采集、数据库服务等应用。

DTU端需要预先知道服务器端的IP地址和端口号，然后才能发起通信请求，而一旦通信建立，服务器端和DTU端就没有区别了。

服务器的IP地址既可以是公网IP（固定IP）也可以是通过域名解析服务器获取的动态域名。

服务器的端口号通常对应于服务器中运行的特定应用程序，如端口号TCP 21被FTP服务使用，TCP 80被超文本服务器（Http）使用。即服务器端的应用程序支持通过特定的端口号实现发送和接收数据。

GPRS DTU端与服务器端的通信和协议转换的过程见下面的示意图：

通常GPRS-DTU终端获得的IP地址为GSM网络运营商随机分配的其内网IP地址，可以通过移动运营商的网关访问Internet网，在系统应用中要特别注意的是，移动GPRS网关提供的NAT（网络地址翻译）端口映射服务具有很短的时效，因此若需要维持双向的通信必须设置GPRS-DTU定时发送的心跳数据包，从而保持NAT端口映射。

GPRS DTU功能特性：

连接方式： 支持GPRS和GSM

传输模式： ComNet通讯协议、透明数据传输、带ID透明数据传输，组态软件协议

传输协议： 支持TCP，UDP

数据中心： 支持动态域名和固定IP地址访问、多备份数据中心

高效： 100K超大缓存

灵活： 支持实时在线，支持短信、电话和串口数据等多种远程唤醒方式

可管理： 可以通过短信对DTU进行远程配置和查询

易维护： 支持本地固件升级

GPRS DTU的四个核心功能：

1）内部集成TCP/IP协议栈

GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

2）提供串口数据双向转换功能

GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232，RS485，RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

3）支持自动心跳，保持永久在线

GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

4）支持参数配置，永久保存

GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

GPRS DTU的安装：

1 DTU的安装尺寸

DTU封装在金属机壳内，可独立使用，上下两侧有固定的孔位，方便用户安装，具体尺寸参见下图。

2 DTU的天线安装

DTU天线插座采用50Ω SMA连接器，将天线按照顺时针方向旋紧。

3 DTU的 SIM卡安装

SIM卡采用吸入式自弹SIM卡座，将SIM卡芯片面朝下，缺角朝向DTU轻轻推入SIM卡座接口，当SIM卡尾端与DTU外壳面持平时，表示SIM卡已经安装到位。当要取下SIM卡时，向里轻推SIM卡， SIM卡会自动弹出。（参见手册题图DTU下端的SIM图标方向）

注意：在DTU通电的情况下严禁插拔SIM卡。

4 DTU串口管脚定义

GPRS DTU DTU的串口使用母头DB9接口，标准DB9管脚排序如下：

5 DTU电源的选择与安装

该产品可以使用+5V～16V 的宽范围电压供电，电源纹波控制在300mV 以内，最大峰值电流需支持2A。该产品在进行无线通信时瞬间电流会很大，并且变化快速，所以外部电源的内阻要尽量小。 注意：电源插头极性为内正外负，电源极性错误可能会导致产品和电源设备的严重损坏。

6 DTU状态指示灯

插入电源连接线，为DTU供电， 若正常启动，DTU电源指示灯将点亮

注意：DTU串口输出“ GPRS DTU”字符表示DTU初始化完成