物联网开发平台 设备通过DTU接入平台

场景简介

在工业、农业、商业、园区、楼宇存在着大量通过DTU采集南向设备接入物联网平台的应用场景，这些场景的设备一般需要通过DTU透传上云。本示例主要展示通过有人G771 Cat.1 DTU如何接入腾讯云物联网开发平台实现数据的收发，然后会进阶接入温湿度传感器完成温湿度上报到物联网开发平台。本实践整体网络拓扑图如下图所示：





环境准备

1. 所需设备/软件

设备/软件	获取地址	备注
有人DTU一台	https://www./Product/296.html	其他品牌的DTU也可以
DTU上位机配置软件	https://www./Download/826.html	其他平台的DTU请对应找相关的配置上位机
USB转RS485一个	自备	-
12V/1A电源适配器一个	自备	给DTU供电

2. 设备联网

2.1 正确安装 4G 天线，将 USB 转 RS485 和电源线接入对应端子，确保接线无误，给设备上电。硬件接线示意图如下：



加载中...



2.2 设备正常上电后，红色的POW指示灯会亮起，G771型DTU内置的eSIM卡，上电后可以扫描DTU上的二维码，使用微信小程序配置，这里先选择默认配置即可。

3. 注册有人云账号，查看设备基础信息。

3.1 通过上一步扫描设备上的二维码，这时就可以登录有人云的控制台，查看当前这台设备的基础信息：





3.2 点击更多->编辑->关闭数据透传功能。





创建产品与设备

如果还没有开通腾讯云物联网开发平台，请先了解并开通腾讯云物联网开发平台。

1. 登录腾讯云物联网开发平台控制台。

2. 点击公共实例->新建项目->保存。





3. 点击进入上一步新建的项目，点击新建产品，进入新建产品界面。





注意：

这里的数据协议需要选择自定义透传。

4. 点击设备调试-->新建设备，设备名称可以自定义，这里建议使用当前DTU的IMEI作为设备名，方便后期对设备管理。





5. 至此，我们拿到了设备的三元组信息，可以据此生成MQTT连接参数。





注意：

控制台生成的MQTT设备连接参数只供测试使用，量产产品不可使用该连接参数，而是需要自行生成过期时间更久的连接参数。参考算法生成。

连接平台

1. PC连接USB转RS485工具，在设备管理器会枚举出一个新的COM口，打开有人物联网上位机配置工具，连接此COM口，默认串口连接参数：115200,8,N,1；连接成功后先点击进入配置状态，然后点击查询IMEI，如果能正确查询到IMEI码，则表明硬件连接正常可以进入下一步的配置，如果查不到IMEI码则可能是硬件连接故障，请自行排查接线、供电、串口驱动等问题。





2. 配置MQTT连接参数，测试阶段可以使用腾讯云物联网开发平台控制台生成的MQTT连接参数。





注意：

工作模式选择MQTT模式，MQTT相关参数请直接复制粘贴腾讯云物联网开发平台的MQTT连接参数。

3. 订阅/发布腾讯云物联网开发平台的raw topic。









注意：

这里的${deviceName}请替换为之前在腾讯云物联网开发平台新建的设备名称。

4. 点击配置上位机的设置并保存所有参数按钮，完成配置。





5. 设置完成后，DTU的LINK1黄灯常亮且已经成功连接到腾讯云物联网开发平台，可以在控制台查看设备的在线状态。





6. 通过配置上位机发送数据测试。





7. 腾讯云物联网开发平台收到DTU的上行数据。





8. 控制台的上行数据是base64编码后展示的，如需要源数据则需要base64解码后查看。

YWJjZDEyMzQ1Njc4OTA= base64 decode ---> abcd1234567890

9. 当需要从云端控制使用自定义透传协议上云的设备时，可参考 设备透传指令控制 云 API 直接使用 在线调试 工具进行调试。

温湿度传感器通过DTU接入平台

控制台创建温湿度传感器产品

1. 和上面的步骤一样，不过这次我们在当前项目下，创建一个Modbus温湿度传感器的产品，产品的物模型如下，主要是创建了一个温度属性，一个湿度属性。

{
  'version': '1.0',
  'properties': [
    {
      'id': 'lac',
      'name': '地区区域码',
      'desc': '地区区域码',
      'required': true,
      'mode': 'r',
      'define': {
        'type': 'int',
        'unit': '',
        'step': '1',
        'min': '0',
        'max': '32',
        'start': '0'
      }
    },
    {
      'id': 'cid',
      'name': '基站码',
      'desc': '基站码',
      'required': true,
      'mode': 'r',
      'define': {
        'type': 'int',
        'unit': '',
        'step': '1',
        'min': '0',
        'max': '32',
        'start': '0'
      }
    },
    {
      'id': 'temperature',
      'name': '温度',
      'desc': '',
      'mode': 'rw',
      'define': {
        'type': 'float',
        'min': '0',
        'max': '100',
        'start': '0',
        'step': '1',
        'unit': '℃'
      },
      'required': false
    },
    {
      'id': 'humidity',
      'name': '湿度',
      'desc': '',
      'mode': 'rw',
      'define': {
        'type': 'float',
        'min': '0',
        'max': '100',
        'start': '0',
        'step': '1',
        'unit': '%'
      },
      'required': false
    }
  ],
  'events': [],
  'actions': [],
  'profile': {
    'ProductId': 'J6XJ01DT63',
    'CategoryId': '1'
  }
}

2. 同样新建一个设备，拿到设备的MQTT连接参数。





3. 重新配置DTU的MQTT参数，让新建这台设备上线。





注意：

通过上位机配置DTU的MQTT连接参数时，订阅和发布的topic也需要同步更改为新设备的。

温湿度传感器的配置

1. 首先通过USB转RS485用PC的串口助手来调试温湿度传感器，请求温湿度和响应都正常后，再接入DTU。以本次使用的ZTS-3008-WS-N01型温湿度传感器为例。首先查阅其规格书，默认通讯波特率是4800，需要更改为115200来适配DTU，根据规格书更改波特率的指令直接修改。





注意：

这里修改波特率前使用的还是其默认波特率4800，发送完该指令且温湿度传感器应答完成后，再切换串口助手的波特率为115200。

2. 查询温湿度传感数据

根据其规格书描述发送查询指令来查询。





串口助手可以正确返回温湿度：





这样我们确认温湿度传感器工作正常，然后接入DTU。

温湿度数据上报云平台

通过前面的两个步骤，我们的准备工作完成，现在可以通过控制台来查询温湿度传感器的数据。整个查询上报的流程如下所示：





硬件接线图如下图所示：



加载中...



由于温湿度传感器和DTU是Modbus通讯，DTU上报给腾讯云物联网开发平台的数据也是Modbus的hex数据，所以，需要将这些数据转换成平台识别的物模型数据，这样我们也能更直观的观测数据，也方便后台的进一步处理和前端的展示。这里就需要用到我们的云端数据解析功能。

1. 开启云端数据解析功能。





2. 编写云端数据解析函数，解析上下行数据。

// 数据完整性检查

function checkCrc16(buffer) {

let crc = 0xFFFF;

let odd;

for (let i = 0; i < buffer.length - 2; i++) {

crc ^= buffer[i];

for (let j = 0; j < 8; j++) {

odd = crc & 0x0001;

crc >>= 1;

if (odd) {

crc ^= 0xA001;

}

}

}

return (buffer[buffer.length - 1] << 8 | buffer[buffer.length - 2]) == crc;

}

// 上行数据解析函数，fPort为LoraWAN的端口号，这里可以不用关注。bytes：raw topic上报的裸数据

function RawToProtocol(fPort, bytes) {

console.log(bytes);

// 1. check crc16

if (!checkCrc16(bytes)) {

return {};

}

// 2. check is temp&RH

if (bytes[0] != 0x01 || bytes[1] != 0x03) {

return {};

}

// 3. 构造数据模板的report消息

let data = {

'method': 'report',

'clientToken': new Date().getTime().toString(),

'params': {}

};

// 4. 解析温湿度数据

data.params.temperature = (bytes[5] << 8 | bytes[6]) / 10.0;

data.params.humidity = (bytes[3] << 8 | bytes[4]) / 10.0;

// 5. 返回构造好的数据到云平台

return data;

}

3. 调试上行解析函数：将上面的上行解析函数粘贴到上行解析函数框中，然后填入一条测试上行数据，点击运行。如果解析函数编写正确，则右侧运行结果框中会打印正确的report数据模板消息。





4. 让DTU定时上报温湿度，如果您的DTU有边缘计算和二次开发能力，则编写一个定时任务，定期给温湿度传感器发送轮询温湿度的指令，然后将传感器的上报数据发送到腾讯云物联网开发平台。本文使用的USR-G771并没有提供二次开发能力，但是它有一个心跳功能我们可以加以利用，达到一样的定期上报功能。

4.1 首先通过DTU配置上位机，打开DTU的心跳功能，然后心跳发送方式选择向串口终端发送心跳包。类型选择自定义，数据就是轮询温湿度传感器的数据。勾选为hex数据。配置完成后点击设置并保存所有参数。





4.2 重新通过上位机将DTU配置为MQTT模式，然后点击设置并保存所有参数。

注意：

有人DTU的心跳包只能在网络透传模式里配置，所以需要先配置为网络透传模式，配置好心跳包后，再切换为MQTT模式。

5. 通过以上步骤，就可以定期将温湿度数据上报到腾讯云物联网开发平台了。





步进电机通过DTU接入平台

控制台创建步进电机产品

和之前的步骤一样，首先在腾讯云物联网开发平台控制台创建一个步进电机产品：





然后导入如下物模型：

{
  'version': '1.0',
  'properties': [
    {
      'id': 'lac',
      'name': '地区区域码',
      'desc': '地区区域码',
      'required': true,
      'mode': 'r',
      'define': {
        'type': 'int',
        'unit': '',
        'step': '1',
        'min': '0',
        'max': '32',
        'start': '0'
      }
    },
    {
      'id': 'cid',
      'name': '基站码',
      'desc': '基站码',
      'required': true,
      'mode': 'r',
      'define': {
        'type': 'int',
        'unit': '',
        'step': '1',
        'min': '0',
        'max': '32',
        'start': '0'
      }
    },
    {
      'id': 'dir',
      'name': '电机运动方向',
      'desc': '',
      'mode': 'rw',
      'define': {
        'type': 'enum',
        'mapping': {
          '0': 'CW',
          '1': 'CCW'
        }
      },
      'required': false
    },
    {
      'id': 'a',
      'name': '加速度',
      'desc': '范围0 - 255，0为直接启动，1 - 255设置曲线加减速的快慢',
      'mode': 'rw',
      'define': {
        'type': 'int',
        'min': '0',
        'max': '255',
        'start': '0',
        'step': '1',
        'unit': ''
      },
      'required': false
    },
    {
      'id': 'speed',
      'name': '转速',
      'desc': '',
      'mode': 'rw',
      'define': {
        'type': 'int',
        'min': '0',
        'max': '3000',
        'start': '0',
        'step': '1',
        'unit': 'rpm'
      },
      'required': false
    }
  ],
  'events': [],
  'actions': [],
  'profile': {
    'ProductId': 'JPEKX9WWY4',
    'CategoryId': '1'
  }
}

注意：

步进电机有很多参数需要配置，这里只是取有代表性的三个属性来做示例，具体请根据不同应用来做相应调整。

步进电机配置

笔者手上是一个ZDT-X42_V1.2步进电机，带控制器和Modbus通讯，关于电机的详细资料，请点击这里获取。硬件调试接线方式如下：



加载中...



1. 电机初次上电需要校准，校准时电机不要带负载。

2. 电机使用Modbus RTU协议，默认通讯115200，8N1，请在电机控制菜单中选择Checksum为Modbus。

3. 使用USB转RS485模块发送读取固件版本和硬件版本的指令，如果接线和供电都正常，则会收到相应的回复。









云平台控制步进电机

通过上面的步骤，电机已经可以通过USB转485成功控制，将电机接入DTU，硬件连接如下：



加载中...



1. 通过腾讯云物联网开发平台控制台创建电机设备。





2. 打开云端解析功能。





3. 将步骤1新建的设备的MQTT连接参数通过DTU配置工具填入DTU，使得这台设备成功上线。





4. 编写下行数据解析函数，调试通过后提交。

// 生成CRC16校验码

function createCrc16(buffer) {

let crc = 0xFFFF;

let odd;

for (let i = 0; i < buffer.length - 2; i++) {

crc ^= buffer[i];

for (let j = 0; j < 8; j++) {

odd = crc & 0x0001;

crc >>= 1;

if (odd) {

crc ^= 0xA001;

}

}

}

buffer[buffer.length - 2] = crc & 0xff;

buffer[buffer.length - 1] = crc >> 8;

return buffer;

}

// 下行测试数据，用于调试

const testControl= {

'method': 'control',

'clientToken': '20a4ccfd-d308-11e9-86c6-5254008a4f10',

'params': { 'speed': 1, 'a': 3, 'dir': 0 }

}

// 下行数据解析函数

function ProtocolToRaw(obj) {

// 通过DTU发送的电机控制数据

let sendBytes = [0x01, 0x10, 0x00, 0xf6, 0x00, 0x03, 0x06, 0x00, 0x11, 0x00, 0x88, 0x00, 0x00, 0x7f, 0x75];

if (obj.method == 'control') {

sendBytes[7] = obj.params.dir; // 电机方向

sendBytes[8] = obj.params.a; // 加速度

sendBytes[9] = (obj.params.speed >> 8) & 0xff; // 速度

sendBytes[10] = obj.params.speed & 0xff;

createCrc16(sendBytes) // 生成CRC16校验数据

}

return sendBytes;

}





5. 编写上行数据解析函数，调试通过后提交。

// 校验crc16是否正确
function checkCrc16(buffer) {
    let crc = 0xFFFF;
    let odd;
    for (let i = 0; i < buffer.length - 2; i++) {
        crc ^= buffer[i];
        for (let j = 0; j < 8; j++) {
            odd = crc & 0x0001;
            crc >>= 1;
            if (odd) {
                crc ^= 0xA001;
            }
        }
    }
    return (buffer[buffer.length - 1] << 8 | buffer[buffer.length - 2]) == crc;
}

// 测试数据
const testBytes = [1, 16, 0, 246, 0, 3, 96, 58];

// 上行数据解析
function RawToProtocol(fPort, bytes) {
    console.log(bytes);
    // 1. check crc16
    if (!checkCrc16(bytes)) {
        console.log('crc16 error');
        return {};
    }
    // 2. 这里只是对速度控制的上行数据做解析，如果有其他的上行数据 都可以在这里处理，如电机主动上报的一些数据，可以用report来解析上报
    if (bytes[0] != 0x01 || bytes[1] != 0x10) {
        return {};
    }
    let data = {
        'method': 'control_reply', // 这里只是解析了速度控制的上行数据，构造了一条物模型数据
        'clientToken': new Date().getTime().toString(),
        'code': 0,
        'status': 'success',
    };
    console.log(data)
    return data;
}





6. 上下行数据解析函数编写完成后，就可以通过在线调试来控制电机。





每一条控制指令下行后，电机执行完成都会返回一条上行指令，通过上行解析函数后的日志如下：





Q&A

1. 我使用的DTU无法定时发送Modbus轮询指令，该怎么操作？

答：可以使用云端解析脚本的下行解析函数，由云端来发送一个轮询的物模型协议指令，然后解析成Modbus协议的轮询指令下发给DTU，再由DTU发送给温湿度传感器，但是这样就不能做到定时上报了。

2. 我的DTU无法获取传感器数据

答：1. 先使用USB转RS485串口工具接传感器，模拟DTU来发送轮询指令，看传感器是否正常上报；如异常：

a. 检查硬件连接是否正常；

b. 根据传感器规格书检查串口波特率是否匹配（包括和DTU的串口波特率是否匹配）

2 .再使用USB转RS485串口工具接DTU，看是否正确收到DTU的轮询指令

3. DTU数据正常上报，但是无法解析出正确的物模型数据

答：1. 首先在腾讯云物联网开发平台控制台查询上报的裸数据是否正确。





2 . 检查解析函数是否编写正确，可以将上面的裸数据填入模拟调试框中，来调试上行解析函数。