工控自動化技術文摘：GPRS DTU介紹及其工作原理

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工控自動化技術文摘：GPRS DTU介紹及其工作原理

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GPRS DTU介紹及其工作原理上海正偉數字技術有限公司

GPRS DTU全稱GPRS數據傳輸單元，在國內目前實際上對GPRS DTU具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用於將串口數據通過GPRS 網絡進行傳送的GPRS無線設備。　　GPRS DTU的四個核心功能：　　1）內部集成TCP/IP協議棧　　GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協議以及TCP/IP協議棧並且具有嵌入式操作係統，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS撥號上網以及TCP/IP數據通信的功能。　　2）提供串口數據雙向轉換功能　　GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬於常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接，而且不需要對用戶設備作改動。　　3）支持自動心跳，保持永久在線　　GPRS通信網絡的優點之一就是支持GPRS終端設備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，以保持連接不被斷開）、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。　　4）支持參數配置，永久保存　　GPRS DTU作為一種通信設備，其應用場合十分廣泛。在不同的應用中，數據中心的IP地址及端口號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應支持參數配置，並且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設置好的參數進行工作。　　GPRS DTU的擴展功能：　　較為專業的GPRS DTU還提供一些擴展功能，主要包括：支持數據中心域名解析、支持遠程參數配置/遠程固件升級、支持遠程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線／離線電平指示等。　　這些擴展功能可以增強係統的可靠性，以及方便用戶的使用及維護。　　GPRS DTU工作過程描述：　　GPRS DTU上電後，首先讀出內部FLASH中保存的工作參數（包括GPRS撥號參數，串口波特率，數據中心IP地址等等，事先已經配置好）。　　GPRS DTU登陸GSM網絡，然後進行GPRS PPP撥號。撥號成功後，GPRS DTU將獲得一個由移動隨機分配的內部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說，GPRS DTU處於移動內網中，而且其內網IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內部局域網內的設備，通過移動網關來實現與外部Internet公網的通信。這與局域網內的電腦通過網關訪問外部網絡的方式相似。　　GPRS DTU主動發起與數據中心的通信連接，並保持通信連接一直存在。由於GPRS DTU處於移動內網，而且IP地址不固定。因此，隻能由GPRS DTU主動連接數據中心，而不能由數據中心主動連接GPRS DTU。這就要求數據中心具備固定的公網IP地址或固定的域名。數據中心的公網IP地址或固定的域名作為參數存儲在GPRS DTU內，以便GPRS DTU一旦上電撥號成功，就可以主動連接到數據中心。　　具體地講，GPRS DTU通過數據中心的IP地址（如果是采用中心域名的話，先通過中心域名解析出中心IP地址）以及端口號等參數，向數據中心發起TCP或UDP通信請求。在得到中心的響應後，GPRS DTU即認為與中心握手成功，然後就保持這個通信連接一直存在，如果通信連接中斷，GPRS DTU將立即重新與中心握手。　　由於TCP/UDP通信連接已經建立，就可以進行數據雙向通信了。　　對於DTU來說，隻要建立了與數據中心的雙向通信，完成用戶串口數據與GPRS網絡數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數據，DTU就立即把串口數據封裝在一個TCP/UDP包裏，發送給數據中心。反之，當DTU收到數據中心發來的TCP/UDP包時，從中取出數據內容，立即通過串口發送給用戶設備。　　通過有線的數據采集中心，同時與很多個GPRS DTU進行雙向通信。這是目前GPRS DTU應用係統中最為常用的方式。

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