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无线传输

4G/5G数传模块 系列4G嵌入式DTU

QK-G400E DTU 是广州全控科技有限公司出品的一款嵌入式 DTU 模块。它具有小巧的体积和灵活的应用方式，可以非常方便的嵌入到用户的设备中，使您的设备具有 GPRS 无线通信功能。该模块同时提供配置串口和通信串口，使用便捷。QK-G400
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1. 产品结构及性能

1.1 产品概述

          QK-G400E  DTU 是广州全控科技有限公司出品的一款嵌入式 DTU 模块。它具有小巧的体积和灵活的应用方式，可以非常方便的嵌入到用户的设备中，使您的设备具有 GPRS 无线通信功能。该模块同时提供配置串口和通信串口，使用便捷。QK-G400E 借助4G GPRS网络运营商现有的无线网络实现数据传输，可以说只要能用移动与联通以及电信电话的地方就可以使用该产品。如下图 1-1所示。（4G 3G 2G 手册相同，功能相同）

4G嵌入式DTU(图1)


1.2 产品特性

  • 比名片还小的尺寸（66mm×48mm）

  • 支持 SMS、4G 3G GPRS 数据传输方式，通过引脚电平控制或参数配置

  • 短信收数时机可控，防止干扰 GPRS 数据

  • 支持 5 个手机号码同步发送短信

  • 支持纯英文短信、中英文短信和 16 进制短信

  • 垃圾短信过滤功能

  • 同时具有配置串口和通信串口

  • 支持备用数据中心

  • 支持数据中心动态域名或 IP 地址访问

  • 支持 APN 虚拟专网业务

  • 支持断线自动重连功能

  • 具有连接时机可控功能，节约流量

  • 具有上线指示信号线

  • 支持永远在线

  • 支持短信和电话唤醒功能

  • 支持本地和远程图形化界面配置与维护

  • 支持短信配置与维护

  • 支持本地和远程固件升级

  • 支持数据中心虚拟串口功能，无缝衔接现有上位机软件

  • 6V～9V 供电

  • 多重软硬件可靠设计，复合式看门狗技术，使设备安全运行

  • 可适应高温和低温工作环境，温度范围-25℃ ~ +70℃

1.3 性能参数

                              表 1-1 QK-G400E 产品主要参数

参数名称

参数

备注

网络类型

GPRS  移动站类型

CLASS B


GPRS  多时隙类型

CLASS 10


频段

900/1800MHz



GPRS 网络传输速率

下行：

最大：85.6Kbps


上行：

最大：42.8Kbps


编码方式

CS-1、CS-2、CS-3、CS-4



SIM 卡电压

3V、1.8V



天线接口

50Ω/SMA（母头）



串口电平类型

TTL 电平



串口波特率

300～115200bps

支持标准波特率


适配电源

DC：+6～9V



工作温度

-20℃～+70℃



储存温度

-40℃～+80℃



湿度范围

0～95%

非冷凝


1.4 典型应用


4G嵌入式DTU(图2)

图 1-4 典型应用示意图

            如上图 1-4所示，将 QK-G400E 嵌入到用户设备中，为用户设备增加一个无线的网络接口。这样就可以在用户设备与远程监控主机之间建立起 M2M 的透明传输链路。使整个系统不再受到地域的限制，方便地实现远程智能管理和通讯。

2. 设备配置

           QK-G400E 功能强大，具有众多可配置的参数，为此我们提供了多种方便的配置方式。

           从传输距离来区分，包括“本地配置”以及“远程GPRS无线配置”。

2.1 本地配置

           QK-G400E 具有一个专门用于配置和观察调试的串口（TXD2_SET 和 RXD2_SET），该串口为 TTL 电平。本地串口配置方式适合工作人员在设备安装现场调试时使用，或者是用户设备对 DTU 的自动配置。

2.1.1 硬件连接

             使用产品测试时的硬件连接如下图 2-1所示，将QK-G400E 与电脑的串口连接。

4G嵌入式DTU(图3)

图 2-1 硬件连接

              串口电缆与QK-G400E产品引脚连接说明，如下表 2-1所示。

                              表 2-1 产品针脚连续图

TTL串口电缆

QK-G400E

正极针脚

VDD

数字地引脚

GND

发送引脚

TXD2_SET

接收引脚

RXD2_SET

2.1.2 配置软件

             用户在购买设备的附带光盘中找到QK-G400E 配置工具安装文件，按照提示步骤安装，安装完成后，可以见到如图 2-2的配置界面。

4G嵌入式DTU(图4)

图 2-2 QK-G400E配置界面

              QK-G400E 的配置串口参数固定为：波特率：57600bps；数据位：8 位；停止位：1 位；校验位：无。

              配置 DTU 的操作步骤如下：

              1. 用户在配置界面中选择USB TTL线缆的串口号，如下图 2-3所示；

4G嵌入式DTU(图5)

图 2-3 选择串口号


               2. 单击【进入配置】，此时原来灰色的按钮变为有效，如下图 2-4所示；

4G嵌入式DTU(图6) 

图 2-4 进入配置界面


         3. 单击【获取信息】，界面出现设备当前的配置信息，如下图 2-5所示，用户根据实际更改各个配置。

4G嵌入式DTU(图7)

图 2-5 获取信息配置

               在上图中，虚线方框中的灰色选项是用户无法修改的，其中包含设备型号、ID 号和软硬件版本号，而其它配置项为用户可修改的。

               例如配置选项【工作模式】含有三个参数，分别为：永远在线、空闲下线、空闲掉电。用户根据实际需要配置相应的参数]。

               用户常见的修改项为主数据中心主站IP、主数据中心主站域名、主数据中心端口号。

               注：如果配置时修改了【数据传输模式】的参数，退出配置后重启 DTU。

               4. 单击【提交修改】，配置的参数在设备初始化完成后生效；

               用户在修改各项配置之后，必须提交修改才能将参数写入设备中，否则修改是无效的。提交修改后退出配置，设备将进行初始化工作，被修改的参数在初始化完成时生效。

               5. 单击【获取信息】，此时修改后的信息出现在界面上；

               此步方便用户观察所修改的参数是否写入设备。

               6. 【退出配置】。

               注：进入配置，设备最大空闲时间为两分钟，即用户每两分钟必须提交有效的配置参数，否则系统将自动退出配置状态。

2.2 远程配置

           该方式适合工作人员在不方便到工程安装现场进行设备调试时使用，工作示意如图 2-6所示。

4G嵌入式DTU(图8) 

图 2-6 远程配置示意图

            如下图 2-7所示，远程 GPRS 无线配置步骤如下：

4G嵌入式DTU(图9) 

图 2-7 远程配置界面

     1. 前期准备前期准备，用配置工具建立 TCP 服务器，等待 DTU 连接；

               远程配置的首要条件是 DTU 能够连接服务器并且正常的收发数据。

               首先在配置工具中选择【远程配置】；然后设置服务器端口号；例如上图 2-7中端口号设置为 8768（用户根据实际值设置）；最后启动服务，等待用户设备连接到配置软件，并选择需配置的在线设备。

     2. DTU 连接成功显示连接信息，单击【进入配置】；

               DTU 连接配置工具后，会显示当前的连接信息，如图 2-8所示。有多个设备同时连接上配置工具时，请选择需要配置的设备，然后用户单【击获取信息】，由于 GPRS 网络原因，远程配置比本地配置响应时稍长，请耐心等候。

4G嵌入式DTU(图10) 

图 2-8 获取远程设备信息

       3. 获取配置信息，修改配置，提交修改；

          h-page15此步骤和本地配置步骤类似，请参考本地配置方式一节。


3. 组网方式

           如下图 3-1所示，DTU 典型的几种组网方案示意图。

图 3-1 组网方案图

4G嵌入式DTU(图11) 

             用户请仔细看上图 3-1，以选择适合自己的组网方案，也可以致电我们，我们将为你提供。

3.1 组网方案说明

           h-page29用户请仔细看图 3-1，以选择适合自己的组网方案，也可以致电我们，我们将为你提供完善的组网方案。

            按照数据中心的上网方式，通常分为三类组网方案，分别如下：

  • 数据中心通过 GPRS/CDMA Modem 拨号方式连接至 Internet；

      该方案因为受限于 GPRS/CDMA 网络的速度，所以适用于小规模网络。

  • 数据中心通过 ADSL/LAN 方式连接至 Internet；

      该方案是应用最多的组网方式，具有网络可靠、费用经济的特点。

  • 数据中心通过 APN/VPDN 方式连接至 Internet。

      该方案因为成本较高，适用于大规模的网络或对安全性有很高要求的应用。 

3.2 GPRS 传输方式（2G 3G 4G通用）

            本节以实例的形式介绍 DTU 组网通信过程。整个应用过程如图 3-2所示，大致可以分为 5 步，下面分别介绍。

4G嵌入式DTU(图12)

图 3-2 DTU应用步骤

     1. 建立数据服务中心

               将介绍图 3-1数据中心上网方案一中是如何建立服务器的，服务器软件为 TCP/UDP 测试工具（光盘中附带）。

               服务器直接连接公网

               假设您的电脑通过 ADSL/LAN 直接处于公网（Internet）上，此时您计算机的 IP 地址通常就是公网 IP 的地址。使用 TCP/UDP 测试工具设置端口号，直接创建服务器即可，如图 3-3所示。

4G嵌入式DTU(图13)

图 3-3 创建服务器

 

 

    2. 配置DTU

              QK-G400E提供两个串口，UART1为通讯口，UART2为配置口。实际使用时，将UART1与用户设备的数据串口相连，UART2可以通过延长线连接到设备机箱上，直接配置即可。

根据您的需要设置DTU，设置方法参阅“设备配置”小节。通常情况下我们只需要配置数据中心和端口号.

用户输入固定的IP地址，则主数据中心的IP地址必须是您架设服务器所在网络的公网IP地址，上文示例则需要设置47.103.20.49，端口号为数据中心软件的工作端口，即8678。

    3. DTU 连接数据中心

              在配置好 DTU 后，使 DTU 退出配置模式，DTU 将自动进入工作模式，它会自动连接刚才设置好的数据中心服务器。如果使能了调试信息输出，DTU 将从 UART2 输出如图 3-4所示的提示信息，表示 DTU 和数据中心已经建立了连接，TCP/UDP 连接成功界面如图 3-5所示。

4G嵌入式DTU(图14) 

图 3-4  DTU配置软件连接信息界面


4G嵌入式DTU(图15) 

图 3-5 TCP软件界面

     4. DTU 连接用户设备

         把您的串口连接在 DTU 的串口上，串口的波特率和数据格式要和 DTU 中的配置相匹配。

     5. 用户设备与数据中心通信

               至此，一个无线数据传输系统就建立了。在 DTU 连上数据中心后，DTU 会主动发送一个注册包，接收到注册包后，用户设备就可以和数据中心进行数据通信了。



典型应用

    DTU与公网上的数据中心服务器相连，环境监控等

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