Router 4G sebagai server universal untuk IoT

Router dari seri ICR-3200 dirancang untuk menggantikan bundel klasik: komputer + modem + router papan tunggal. Sekarang Anda dapat menjalankan semua logika yang diperlukan secara langsung di router. Berkat prosesor ARM yang kuat, RAM 512 MB dan ~ 2 GB memori flash internal, Anda bahkan dapat memulai server node di router!

Antarmuka RS-232/485 serial juga dibangun ke router dan tersedia segera di sistem operasi dengan akses root penuh. Lingkungan terbuka untuk membangun program asli dan pustaka C / C ++ untuk bekerja dengan API perangkat keras tingkat rendah juga tersedia.
Fungsi tidur nyenyak akan menghemat energi saat bekerja dengan daya baterai: router hanya dapat diaktifkan bila komunikasi benar-benar diperlukan.

Dalam artikel ini, kami akan menganalisis fungsi menarik perangkat dan mencoba dalam praktiknya untuk bekerja dengan antarmuka I / O dari skrip shell.

Spesifikasi teknis

Perute seri ICR-3200 dibuat pada platform perangkat keras tunggal dan diwakili oleh lima model yang berbeda dalam rentang frekuensi LTE, keberadaan Wi-Fi dan geolokasi (GNSS). Perangkat diposisikan sebagai pengganti bundel komputer papan tunggal dan router. Prosesor yang kuat dan sejumlah besar RAM memungkinkan Anda untuk menjalankan aplikasi pengguna sumber daya intensif langsung pada router.

• Prosesor Cortex-A8 - 1 GHz, arsitektur 32 bit
• RAM 512 MB
• Memori flash dari 1,5 hingga 4 GB - untuk menyimpan data pengguna
• Port I / O - antarmuka RS-232/485 dan port I / O digital tersedia untuk digunakan oleh program pengguna.

Secara terpisah, ada model ICR-3211B yang bekerja sesuai dengan standar LTE Cat. M1 ( NB-IoT ). Protokol LTE Cat. M1 dirancang khusus untuk solusi M2M, memiliki kecepatan transfer data yang rendah (375 kb / s), serta jangkauan yang lebih panjang dan peningkatan stabilitas dalam kondisi komunikasi dalam ruangan yang sulit. Router memiliki ionistor bawaan (supercapacitor) , yang memungkinkan perangkat bekerja untuk waktu yang singkat setelah pemadaman listrik total.

Mode tidur nyenyak

Mode tidur nyenyak memungkinkan Anda untuk masuk ke router di mana semua proses dibekukan dan perangkat keras dimatikan untuk menghemat energi, sementara semua fungsi perangkat dimatikan dan dari samping itu akan terlihat benar-benar mati. Konsumsi energi dalam mode ini tidak lebih dari 10 mW .


^{Dalam mode tidur, router hampir tidak mengkonsumsi energi dan bangun dalam 3 detik}

Ketika Anda perlu membangunkan router untuk transfer data, router akan bangun dalam ~ 3 detik . Tentu saja, waktu tambahan akan diperlukan untuk mendaftarkan modem di jaringan seluler, tetapi ini secara signifikan lebih cepat daripada mengunduh router dari awal. Opsi ini berguna untuk sistem mandiri, yang sebagian besar tidak digunakan dan kadang-kadang diaktifkan, untuk melakukan tindakan aktif, seperti alarm atau unit cadangan.

Terbangun dan tertidur

Manajemen jatuh tertidur dan bangun terjadi melalui modul Mode Tidur .

Ada 2 cara untuk mengontrol mode tidur:

• Melalui input digital - dalam mode ini, router dikendalikan oleh perangkat eksternal, seperti mikrokontroler. Dengan sinyal RENDAH, router akan tidur pada input digital, dan ketika menerima TINGGI, router akan bangun, atau sebaliknya. Anda juga dapat mengonfigurasi batas waktu respons untuk melindungi dari peralihan yang tidak disengaja.
• Melalui pengatur waktu internal , router menghitung waktu dan bangun / tertidur pada waktu yang tepat. Lebih mudah digunakan untuk melakukan operasi satu kali atau mengunduh data untuk periode tertentu.

^{Antarmuka konfigurasi tidur nyenyak}

Fungsi nafas terakhir

Kegagalan daya di situs jarak jauh bisa sangat tidak menyenangkan karena tidak jelas mengapa komunikasi dengan situs tidak tersedia. Fungsi Last Sigh memungkinkan router bekerja selama beberapa saat setelah pemadaman listrik total dan mengirim pesan bahwa suatu kecelakaan telah terjadi dan daya cadangan belum dihidupkan. Berkat ionistor bawaan, sumber dayanya jauh lebih dari baterai yang dapat diisi ulang, tidak memerlukan perawatan dan penggantian. Ini berguna untuk sistem cadangan daya di mana kegagalan mungkin terjadi dan penting untuk melacak ketika tegangan benar-benar hilang.


^{Router akan mengirim sinyal tentang kegagalan daya bahkan setelah pemadaman listrik lengkap}

Untuk merespons dengan tepat jika terjadi kehilangan daya, Anda harus mencari tahu tentangnya.
Tegangan suplai saat ini dapat diperoleh baik menggunakan perintah status sys shell:

 $ status sys Firmware Version : 6.1.10 (2019-07-02) Serial Number : ACZ1100000623519 Profile : Standard RTC Battery : Ok Supply Voltage : 12.3 V # ←   Temperature : 37 C # ←    Time : 2019-08-16 16:21:18 Uptime : 0 days, 11 hours, 43 minutes 

Atau menggunakan perangkat keras Unix I / O control (ioctl) dan program dalam C / C ++ atau bahasa lain.
Tabel menunjukkan alamat register perangkat keras yang diperlukan. Tegangan suplai saat ini dikembalikan sebagai bilangan bulat, dalam milivolt. Menggunakan API tingkat rendah lebih disukai daripada shell script dalam hal ini untuk reaksi yang lebih cepat. Informasi terperinci tentang cara bekerja dengan perangkat keras tersedia di panduan pengembang.


^{Permintaan ioctl yang mengembalikan tegangan suplai saat ini.}

Antarmuka serial

Dua antarmuka serial dibangun ke router: RS-232 dan RS-485. Mereka memungkinkan Anda untuk menghubungkan perangkat periferal secara langsung ke router, tanpa menggunakan pengikat tambahan. Pada saat yang sama, server Node-RED atau Nodejs yang lengkap dapat diluncurkan pada router, yang memungkinkan satu perangkat untuk digunakan untuk menggunakan sistem otomasi sederhana, tanpa komputer dan pengontrol tambahan.



Secara default, kedua antarmuka tersedia untuk berfungsi sebagai perangkat serial standar di Linux:

 ls -la /dev/ttyS* crw------- 1 root root 251, 0 Jan 1 1970 /dev/ttyS0 # ←  rs-232 crw------- 1 root root 251, 1 Jan 1 1970 /dev/ttyS1 # ←  rs-485 crw------- 1 root root 251, 5 Jan 1 1970 /dev/ttyS5 # ←   

Semua perpustakaan standar akan mendukung perangkat ini tanpa pengaturan tambahan, termasuk modul Modbus-RTU2TCP dan lainnya.

Modul khusus

Fungsionalitas perangkat dapat diperluas menggunakan modul khusus: ini adalah versi sederhana dari paket, hanya tanpa manajer paket. Seluruh daftar modul yang tersedia tersedia di https://untunganech-bb.cz/products/software/user-modules .

Modul-modul diinstal secara manual dengan mengunduh file paket melalui antarmuka web:



Saat ini 73 modul tersedia. Berikut ini beberapa yang menarik:

• Node-RED adalah alat yang populer untuk menggabungkan berbagai protokol industri ke dalam satu sistem.
• Nodejs adalah server nodejs yang lengkap. Sejumlah besar RAM dan prosesor yang kuat memungkinkan Anda untuk menjalankan aplikasi yang menuntut langsung di router!
• Python2 / 3
• Cangkang web - memungkinkan Anda untuk bekerja di konsol melalui peramban.
• Azure IoT SDK Python - satu set alat untuk mengembangkan program untuk Microsoft Azure IoT Hub.

Karena firmware router terbuka, pengembang dapat menulis modul mereka sendiri, termasuk yang memiliki antarmuka web. Bahan referensi tersedia di panduan penulisan modul dan di bagian pengembang situs web perusahaan. Untuk kenyamanan paket bangunan, tersedia lingkungan kompilasi silang yang sudah jadi .

Sumber daya perangkat keras melalui skrip shell

Untuk tugas otomasi sederhana, akan lebih mudah untuk menggunakan skrip shell dari mana Anda dapat mengontrol indikasi cahaya dan menerima / mengatur status pin digital.

Indikasi ringan nyaman untuk menunjukkan status pelaksanaan perintah saat ini. Misalnya, indikasi transfer data - sering berkedip, upaya koneksi - jarang berkedip, sederhana - menyala terus menerus. Pertimbangkan perintah yang dipimpin . Pada input, hanya dibutuhkan satu argumen - jenis LED yang berkedip.

 # led led on|off|fast|slow 

Inilah yang terlihat dalam kehidupan nyata:


^{Demonstrasi mode operasi indikator pengguna melalui perintah shell}

Untuk bekerja dengan pin digital, gunakan perintah io .

 $ io Usage: io [get <pin>] | [set <pin> <value>] io set out0 1 #    OUT0   1 (LOW) io get bin0 #     BIN0 

Penting untuk diingat bahwa logika dalam kasus ini terbalik. Dengan demikian, 1 = RENDAH, 0 = TINGGI. Menggunakan perintah io , kita dapat dengan mudah bekerja dengan pin digital dari skrip bash dan membangun logika sederhana untuk otomatisasi dan kontrol.

Sebagai demonstrasi dari kesederhanaan bekerja dengan input dan indikator digital, kami akan menulis skrip yang tidak berguna yang menampilkan status input digital menggunakan LED.

 #!/bin/bash while true do [ $(io get bin0) -eq 0 ] && led fast || led on done 

Prinsip skrip sederhana: jika BIN0 dalam keadaan 0, maka dioda akan sering terbakar, jika tidak maka akan terus menyala. Begini tampilannya:


^{Demonstrasi skrip bash yang menampilkan status input digital menggunakan indikator.}

Terlepas dari keutamaan skrip ini, skrip ini menunjukkan dengan jelas bagaimana dalam satu baris, tanpa perangkat lunak, pustaka, dan pengaturan tambahan, Anda dapat menerima data input dari input digital dan meresponsnya.

Referensi

• Artikel ini tidak mempengaruhi fungsi jaringan router, seperti balancing, failover, VPN, dll., Karena semua topik ini telah dibahas di artikel kami yang lain: SmartMotion Industrial 4G Routers .
  
• Contoh penggunaan router ICR-3211B ada di artikel pertama kami: Halo, Habr, kami adalah Advantech .
  
• Anda dapat melihat harga produk di toko online umum. Situs web sendiri dalam bahasa Rusia belum siap.
  

Selamat datang di Forum Mitra Advantech

Forum Advantech akan menjadi platform unik untuk membahas tren lokal dan global di Internet of Things. Di sini Anda dapat bertukar pengalaman menggunakan solusi dan produk teknologi baru, menemukan pelanggan dan mitra baru. Anda akan memiliki kesempatan untuk melihat produk yang kami jelaskan di artikel dan tidak hanya. Kami akan menampilkan para pemimpin industri dan perwakilan dari mitra utama - NVidia, Intel dan perusahaan lain yang secara aktif akan berpartisipasi dalam pengembangan Internet industri untuk beberapa tahun mendatang. Kami akan senang melihat semua ahli di bidang otomasi industri dan Internet hal-hal di acara tersebut. Partisipasi dalam acara ini gratis! Jumlah tempat terbatas. Cepat mendaftar .