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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

RS232/RS485转4G DTU 上传基于Modbus温湿度传感器数据协议

  • 1 硬件准备
  • 2 拓扑图
  • 3 准备知识
    • 3.1 什么是DTU
      • 3.1.1 概念
      • 3.1.2 DTU类型
    • 3.2 RS232
    • 3.3 RS485
    • 3.4 Modbus RTU协议
      • 3.4.1 概念
      • 3.4.2 命令举例
  • 4 期待目标
  • 5 调试流程
    • 5.1 搭建TCP服务器
    • 5.2 配置4G DTU 设置TCP服务器连接
    • 5.3 配有温湿度传感器
      • 5.4 设置Modbus主动轮询参数
    • 5.5 集成测试
  • 6 结果

1 硬件准备

  1. 4G DTU 一台
  2. USB一条转232转接线
  3. 485温湿度传感器
  4. 12V电源2个
  5. LTE-Cat一张物联网卡

2 拓扑图

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

有两种分类方法,一种是按通信方式分类以下七类;

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

二是按接口类型分类。

  1. RS232
  2. RS485
  3. TTL

3.2 RS232

RS表示Recommend Standard(推荐标准),串口标准之一,比较常用。工业控制RS-一般只使用232口RXD、TXD、GND三条线。接口形式为DB9。

3.3 RS485

RS含义同上。RS232接口可以实现点对点通信,但不能实现网络功能,然后出现RS485解决了这个问题。RS主从通信方式一般用于485通信网络。RS485/MODBUS是一种流行的布网方式,实施简单方便 ,支持RS有许多48585。1

3.4 Modbus RTU协议

3.4.1 概念

Modbus RTU采用二进制表示数据是一种紧凑的方式。后续命令/数据具有循环冗余验证和验证(CRC16)。 Modbus协议是一个Master/Slave结构协议TCP有点类似。 一个节点是master节点,其他用途Modbus参与通信协议的节点是slave节点。每一个slave有一个设备唯一的地址

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 目前03阅读请求
00 00 设备地址 寄存器的起始地址,从00 开始读取00寄存器
00 02 读取寄存器长度 读2个长度,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 目前为03读取回复
04 数据长度 目前为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2个长度,回复4个字节
BB F1 效验和 CRC16效验和

4 期待目标

  1. 传感器设备的数据通过4G云服务器(已完成)网络上报
  2. 通过网络向传感器发送命令

5 调试流程

5.1 搭建TCP服务器

安装在服务器上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
  2. 设置上述服务器IP和端口值;
  3. 设置信息格式,包括心跳包和注册数据;
  4. 点击保存参数,点击重启设备。(每次配置设备后,都需要重启生效)
  5. 检查服务器上是否收到数据。

如果收到数据,说明网络通信服务是OK的。

5.3 配有温湿度传感器

使用USB将温度传感器连接到485转接器,DC 12V电源对传感器进行供电。 为避免与其它传感器地址发生冲突,将温度传感器的地址值设置为3,然后写下传感器,然后读取数据。 可见数据采集成功。

5.4 设置Modbus主动轮询参数

该配置的功能是,DTU读取指令可以发送到传感器03 03 00 00 00 02 C5 E9,对应上一步设置的温度传感器地址。DTU收到回复数据后,将单词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


  1. RS485接口 - 百度百科 ↩︎

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