GSM-модуль представляет собой устройство, главное предназначение которого – дистанционно управлять шлагбаумами и автоматическими воротами через сотовую сеть. Он работает с откатными и распашными воротами на парковочной стоянке, в частном доме и коттедже, дачном, жилом и гаражном кооперативе.

Модуль может подсоединяться к электрооборудованию. Например, системам освещения и отопления, электрическим котлам, системам полива.

Устройство и принцип работы

GSM-модуль – это микропроцессорный девайс, который подключается к сотовой сети. То есть процессор принимает SMS-уведомления и входящий от пользователя звонок, обрабатывает полученную информацию и на основе результатов выполняет соответствующее действие. Функционирует исключительно в диапазоне GSM.

С включением модуля справится любой человек: чтобы устройство заработало, достаточно позвонить. При этом голосовые вызовы могут использоваться для активации реле прибора посредством звонка. В настройках можно установить время включения реле по расписанию и по таймеру, делается это посредством отправки сообщения.

Все GSM-модули оснащены гнездом для GSM-антенны и слотом для SIM-карты любого оператора, также присутствуют световые индикаторы, сигнализирующие о состоянии реле и сети.

Установка производится в корпус блока управления шлагбаума, или в другое подходящее место, например, электрошкаф.. Главное – наличие стабильного сигнала сети, иначе команды могут срабатывать с задержкой или, в случае совсем плохого сигнала, вообще не доходить, что может стать проблемой для предприятий с высокой проходимостью.

Принцип работы соответствует следующему алгоритму:

1. Пользователь совершает звонок на номер SIM-карты GSM-реле.
2. Устройство сравнивает входящий номер телефона со своей базой данных.
3. Реле принимает звонок и через 1-2 секунды самостоятельно обрывает вызов. Прямого соединения с абонентом не происходит, то есть деньги за оплату сотовой связи не списываются.
4. Запускается команда для поднятия шлагбаума или открытия ворот.

Для того, чтобы злоумышленники не смогли открыть ворота или шлагбаум с внешнего телефона или изменить настройки реле, в базу модуля вносится определенное количество разрешенных номеров. Как правило, они принадлежат сотрудникам учреждения, квартирантам жилых комплексов либо членам семьи, проживающим в частном доме.

Когда поступает звонок от нового номера, реле сравнивает его с теми, которые записаны в базу. Если совпадение отсутствует, устройство не реагирует на такой вызов. Команда на открытие ворот не выполняется. Некоторые модели предусматривают внесение номеров в «черный список», в других – возможность отключить идентификацию пользователей и пропускать любых клиентов только по входящему звонку.

Преимущества GSM-модулей

Устройство приобретается отдельно и подходит ко всем современным шлагбаумам, независимо от производителя. Пластиковый корпус надежно защищает «начинку» от внешнего воздействия. Предусмотрено удобное крепление на DIN рейку или винтами к поверхности.

Среди других достоинств внедрения устройства можно выделить:

1. GSM-модуль – эффективная замена индивидуальным карточкам, брелокам и пультам. Клиентам больше не понадобятся ключи от ворот и личные средства идентификации.
2. Открытие шлагбаума осуществляется из любого места, которое входит в покрытие GSM-сети. Это уменьшает время на ожидание – запустить реле можно за несколько метров до ворот, а также дает возможность поднимать шлагбаум для клиентов, не покидая рабочего офиса.
3. Снижение нагрузки на службу охраны. Пользователь может сам позвонить на прибор и открыть шлагбаум, например, курьеру.
4. В настройках можно указывать новые номера и удалять старые. Режим контроля устанавливается и изменяется посредством SMS.
5. Экономия бюджета организации. Отсутствие трат на пульты управления и карточки, дополнительный наем охранников.

Стандартный GSM-модуль может запомнить 200-500 номеров, что удовлетворяет нужды фирм с высокой проходимостью. Существуют модели и на большее количество пользователей, но, как правило, средним и крупным компаниям вполне достаточно нескольких сотен.

GSM модули. Работа и как выбрать. Модуль DoorHan и применение

Развитие сотовой и мобильной связи обуславливает возникновение различных устройств, которыми можно управлять с обычного смартфона. Такие устройства имеются и в охранных системах – это устройства в которых применяются GSM модули.

Такие системы охраны стали наиболее эффективными в использовании для защиты жилых помещений и имущества от грабителей. Эти устройства имеют весьма небольшую стоимость. Управление устройствами, оснащенными GSM модулями, производится на удаленном расстоянии.

Модули могут осуществлять управление любой автоматической системой дистанционным методом, принимая сигнал управления со смартфона, действующего в диапазоне GSM, и выполняя функции работы подключенной аппаратуры. Может использоваться для управления воротами, шлагбаумами, системами полива, отопления, освещения, а также можно удаленно перезагружать роутеры или даже серверы.

Большую популярность приобрели модули в качестве недорогого и надежного контроллера для управления доступом на территорию. Его работа может совмещаться с работой известных зарубежных марок ворот и шлагбаумов.

Принцип действия

По своему принципу действия GSM модули являются приемником волн радиочастоты с установленной сим-картой сотовой связи. Для обработки информации используется контроллер. Оператор связи может быть любым. В базу данных сохраняются номера телефонов пользователей, которым разрешено иметь доступ на охраняемую территорию. Инновационные модели могут иметь память на 2000 абонентов, модели дороже могут разместить в своей памяти 10 тысяч номеров.

Открывание ворот по мобильному телефону

Во время вызова от пользователя сигнал поступает на контроллер, который сверяет номер входящего абонента с имеющимися в его базе данных номерами. Если такой номер в базе нашелся, то контроллер подает команду на какое-либо действие приводного механизма, например, открытия шлагбаума или ворот. В случае, если такого номера в базе данных не оказалось, то контроллер сбрасывает вызов, и никаких действий не производит. Аналогичным образом контроллер действует на привод других исполнительных механизмов.

Никаких соединений для разговоров и других целей со звонящим пользователем не осуществляется, либо это соединение устанавливается всего на несколько секунд. Поэтому за услуги связи нет никакой оплаты, можно пользоваться ей бесплатно. Некоторые GSM модули устройств программируются таким образом, что при входе любого звонка идентификации номера не происходит совсем, и доступ разрешается любому позвонившему человеку.

Блок управления GSM модулем можно настроить с помощью команд СМС, а также в специальной программе на компьютере, подключив модуль к USB порту, либо на смартфоне, скачав специальное приложение.

Перед приобретением GSM контроллера изучите все особенности этого устройства, которые отличают его от других моделей:

• Нет необходимости в приобретении специальных пультов управления для каждого абонента, а также различных брелков или карт.
• Некоторые системы, оснащенные GSM модулями, имеют ограничения по числу пользователей.
• Подать команду на какое-либо действие системы можно, находясь в любом месте, где имеется сеть вашего мобильного оператора. Поэтому можно, например, открыть ворота вашему знакомому на территорию, находясь при этом совершенно в другом месте, главное, чтобы там действовала сеть вашего оператора. Также это упрощает работу работникам охранной службы.
• Имеется возможность произвести настройку системы по компьютеру: удалить или добавить номера абонентов в базу, изменить предоставление доступа по дням недели, времени дня, вести журнал заезда и выезда, запретить въезд при наличии долга по оплате услуг и т.д.
• GSM модули можно монтировать на автоматические системы любых производителей.
• Низкая стоимость оборудования. GSM модули по цене примерно равны цене трех пультов управления. Если число пользователей значительное, то экономия средств будет больше. Нет абонентской платы.
• Такая система имеет простую установку и работу. Установить ее сможет любой человек, имеющий элементарные знания электротехники, по прилагаемой инструкции.
• По сравнению с оборудованием, управление которого осуществляется по проводам, здесь есть возможность оставить без изменений интерьер помещения при монтаже, не повреждая ничего. Не требуются провода, так как сигнал передается по радиочастоте. В качестве вспомогательных устройств в ее комплекте могут быть проводные датчики.

Серьезным недостатком таких систем является тот факт, что механизмы привода не будут работать, если батарея аккумулятора смартфона разряжена, либо у вас нет денег на этом номере. Однако, подобный недостаток есть и в системах с пультами управления.

Также, к недостатку можно отнести тот факт, что сигнал GSM можно заглушить. В этом случае такая сигнализация уступает обычным вариантам.

GSM модули используются в различных типах оборудования, имеющих электрические приводы:

• Автомобильные сигнализации.
• Двери офисов с электрозамком.
• Электрокотлы отопления.
• Автоматика шлагбаумов и ворот.
• Различные сигнализации и охранные системы.

Первые места применения GSM модулей были в видеокамерах, сигнализациях, отправляющих СМС при активировании датчика движения. В настоящее время область применения таких контроллеров стала намного шире.

Большую популярность модули получили в системах управления въездом в поселки коттеджей, жилые комплексы, объекты коммерческого назначения со значительным количеством абонентов.

Беспроводные системы постоянно обновляются, а их технологи совершенствуются. Для их настройки не требуется особой квалификации, все делается за несколько минут. Связь производится любыми гаджетами, оснащенными мобильной связью. Это получило актуальность в местах, где нет обычной проводной телефонной связи. Благодаря таким достоинствам, GSM модули модули стали лидерами продаж.

Для нормального функционирования модуля нужно заранее продумать место монтажа с учетом предъявляемых требований. Только разобравшись с работой устройства и условиями ее работы, можно сделать правильный выбор модели, которая будет работать долгое время без неисправностей.

Наиболее важным моментом является тип объекта. От этого зависит выбор модели с конкретными техническими данными. Для квартиры требуется устройство, которое будет защищать жилье от проникновения чужих людей. Таким устройством может быть сигнализация с GSM модулем и датчиком движения. Он будет отслеживать попытки проникновения.

Если в квартире есть пожилые люди, либо ребенок, то есть варианты исполнений с видеокамерой, которая поможет визуально контролировать порядок в помещении. Видеокамера при попытке проникновения будет фиксировать время происшествия и снимать все происходящее.

Загородный дом или дачный домик также можно поставить на охрану с системой GSM. В этом случае часто применяются беспроводные датчики для расширения функций сигнализации. Такие модели устройств будут охранять не только ваши вещи от воров, но и отправят сообщения об утечке воды или о пожаре.

При выборе GSM модуля и сигнализации для дачи нельзя забывать о диапазоне рабочих температур. Многие загородные дома и дачи зимой не отапливаются, и в комнатах будет низкая температура.

Для охраны офисов подходит сигнализация GSM в комплекте с камерой. Это дает возможность узнать о проникновении, а также проверять соблюдение рабочего времени сотрудниками, вовремя ли они уходят и приходят на рабочее место.

Влажность также имеет важное значение для таких устройств. Импортные образцы многих GSM модулей не предназначены для суровых условий российского климата. Поэтому, при выборе устройств предпочтительно воспользоваться отечественными образцами.

Много положительных качеств GSM модулей доказывает ее значимость при применении в системах охраны разных объектов. Также к ней можно подключать большое число дополнительных датчиков и устройств, которые значительно расширят функциональность системы охраны.

При правильном выборе любая система с GSM модулем станет лучшей охраной для имущества, будет служить хорошим помощником и сообщать вам о несанкционированных проникновениях и происшествиях.

В комплект устройства входит антенный кабель с антенной на магните. Ее можно прикрепить в любое место на металлическую поверхность.

Также в комплект входит USB кабель для подключения к компьютеру и программирования самого устройства. На сайте производителя есть программа для настройки модуля.

Зафиксировав звонок и получив номер звонящего, блок сравнивает его с номерами из внутреннего списка абонентов. При совпадении с одним из номеров, посылает внешний сигнал на управление приводом. Соединение сотовой связи не происходит. Звонок поступает на сим-карту и тут же сбрасывается. В этот блок устанавливается сим-карта любого оператора. Лучше воспользоваться оператором с наименьшей абонентской платой, так как тарифы без абонентской платы мобильный оператор может заблокировать через несколько месяцев, при отсутствии звонков и соединений.

Это устройство может функционировать от -30 до +40 градусов. Рекомендуется производить монтаж в отапливаемом помещении. В данное устройство можно записать до 500 пользователей. Даже находясь на большом удалении от своего дома, вы можете открыть своим знакомым шлагбаум.

Похожие темы:

Опыт применения GSM модуля в домашней автоматизации / Хабр

На даче холодно, и вы хотите за несколько часов до своего приезда туда включить обогреватель, или вас беспокоит возможность аварийного отключения системы отопления загородного дома в ваше отсутствие. Все эти проблемы можно решить с помощью GSM модуля, который умеет отправлять и получать SMS сообщения и реагировать на них, включая и выключая нужную нагрузку. В теории все просто, на практике же на пути реализации подобного устройства есть множество подводных камней.

Мой план заключался в том, чтобы создать простое и дешевое устройство, оснащенное двумя датчиками температуры, датчиком влажности, GSM модулем, а также твердотельным реле и розеткой для подключения нагрузки. То, что получилось в итоге, можно увидеть на фото. В качестве датчика температуры и влажности был выбран климатический сенсор BME280, его канал давления не используется. На фото его можно увидеть под прозрачным колпачком слева от основного модуля. Такое расположение уменьшает влияние тепловыделения внутри корпуса на показания датчика. В качестве колпачка используется китайская пластиковая пробирка с двумя отверстиями для вентиляции. Второй датчик температуры выносной, сделан на DS18B20. Он расположен внутри металлического зонда, с корпусом соединен кабелем через обычный аудио разъем для наушников. Зонд предназначен для измерения температуры непосредственно отопительной системы. Основной объем корпуса занимает твердотельное реле (я выбрал помощнее) и преобразователь из 220В в 5В для питания схемы. Розетка для подключения нагрузки смонтирована на задней стороне корпуса, на фото она не видна. OLED дисплей на базе контроллера Sh2106 отображает показания датчиков, а также показывает, включена ли нагрузка. Для управления всей системой используется модуль Arduino Pro Mini в версии 3.3В 8МГц. Я не большой фанат этой платформы, но обилие библиотек, в том числе заботливо выпиленных автором, делает ее оптимальным выбором, когда нужно быстро сделать что то простое.

GSM модуль SIM800L размещен в отдельном металлическом корпусе для уменьшения создаваемых им помех на остальные части схемы. Как показала практика, помехи от этого уменьшаются не сильно. А радикально их уменьшает выносная антенна, подключенная экранированным кабелем к коаксиальному разъему, на фото выше она на переднем плане. Но об этом подробнее мы поговорим позже.

Про использование GSM модулей написано немало статей, в том числе на хабре, поэтому я буду избегать повторений и расскажу о том, что не встречалось мне в публикациях на эту тему, а именно о том, как сделать на базе этого модуля надежно работающее устройство.

В гаражах, где я частенько бываю, недавно поставили на въезде шлагбаум, который открывается, если позвонить на определенный номер. Судя по всему, он сделан на похожем GSM модуле. Меня удивило, как сложно бывает дозвониться по этому номеру, чтобы он открылся. Теперь я знаю множество причин для этого. Это знание стоило мне нескольких месяцев экспериментов и внушительного количества потраченных на них денег. Я надеюсь, что теперь это знание послужит кому то еще. Рассмотрим, на что важно обратить внимание, продвигаясь от очевидных аппаратных проблем к менее очевидным программным.

Первое, что важно сделать правильно, — вставить сим-карту

Мне казалось очевидным, что сим-карта вставляется скошенным уголком вперед. С неделю я пытался понять, почему модуль не желает регистрироваться в сети, попутно осваивая команды в терминале. В итоге на каком то англоязычном форуме я нашел упоминание о том, что вставлять ее нужно скошенным уголком назад. Странно, что она вообще вставляется и так и эдак.

Чтобы хорошо работать, нужно хорошо питаться

Требования к питанию у GSM модуля достаточно специфические. Он сделан на базе микросхемы, разработанной для кнопочных мобильных телефонов, и рассчитан на питание непосредственно от литиевого аккумулятора. Поэтому, 5В для него много, а 3.3В — мало. К тому же, в режиме передачи на максимальной мощности он способен потреблять ток до 2А. Если источник питания не способен обеспечить нужный ток, GSM модуль может перезагрузиться при попытке регистрации в сети и продолжить перезагружаться в бесконечном цикле. Периоды пикового потребления обычно длятся меньше секунды, поэтому есть соблазн применить слаботочный стабилизатор с накопителем энергии для периодов пиковой нагрузки. В качестве такого накопителя можно применить литиевый аккумулятор. При этом важно обеспечить возможность его отключения и важно не забыть ей воспользоваться, иначе отключение устройства от сети закончится глубоким разрядом аккумулятора и его необратимым повреждением. Другой вариант — это поставить вместо аккумулятора ионистор (суперконденсатор). Он не боится глубокого разряда. Но у него тоже есть проблемы с надежностью. Одна ячейка ионистора обычно рассчитана на напряжение от 2.5 до 3В. Ионисторы, рассчитанные на большее напряжение, состоят из нескольких ячеек (обычно из 2-х). При этом, однако, дисбаланс напряжения на ячейках может закончится пробоем ячейки. Такой дисбаланс легко получить за счет разницы в емкости ячеек или разницы в токе утечки. Следует также учитывать параметр внутреннего сопротивления ионистора. Ионисторы с большим внутренним сопротивлением на больших токах бесполезны, а ионисторы с малым сопротивлением стоят не дешевле аккумулятора. После того, как у меня ионистор скоропостижно скончался из-за дисбаланса ячеек, я просто применил преобразователь из 220В в 5В достаточной мощности. Чтобы понизить напряжение до нужного GSM модулю, я поставил между преобразователем и модулем обычный кремниевый диод. На таком диоде обычно падает 0.7В, так что модулю достаются необходимые 4.3В. После диода полезно поставить электролитический конденсатор большой емкости. Он сгладит провалы напряжения при внезапном включении передатчика.

От передающей антенны лучше держаться подальше

Даже после того, как я обеспечил GSM модулю требуемое питание, симптом перезагрузки периодически проявлялся, но на этот раз перезагружалась Arduino. Наблюдение за ее питанием при помощи осциллографа показало, что питание тут непричем. Судя по всему помеху создавал передатчик модуля, поскольку проблема возникала тем чаще, чем хуже были условия приема сигнала базовой станции. Столь радикальный эффект помех от передающей антенны вполне объясним, если вспомнить, что передатчик модуля способен выдать в антенну 2 ватта. Такая мощность может за 5 минут вскипятить миллилитр воды или нагреть ваше ухо на несколько градусов. Для борьбы с этой проблемой были опробованы разные методы. Для начала я подключил внешнюю антенну, которая располагалась снаружи корпуса и соединялась с модулем коротким коаксиальным кабелем. Однако, ожидаемого эффекта это не дало. Тогда я расположил модуль в отдельном металлическом корпусе, к которому снаружи крепилась антенна. Стало лучше, но не сильно. Радикально улучшил ситуацию только вынос антенны на некоторое расстояние от устройства за счет ее подключение коаксиальным кабелем достаточной длины.

Почему так происходит, легко понять из физических соображений. Типичная антенна — это ‘четвертьволновой штырь’, то есть половинка от дипольной антенны. Но, чтобы создать электрическое поле, половинки диполя недостаточно, нужна вторая половинка, тогда между отрицательно и положительно заряженными элементами антенны возникнет электрическое поле. У правильной штыревой антенны второй половиной является либо поверхность земли, либо корпус прибора, либо специальные проводящие ‘противовесы’. Но для маркетологов все это слишком сложно, поэтому нам обычно продают только половинку от нормальной антенны. Как же она работает? Очень просто — второй половинкой является кабель, которым подключена антенна. То, что он экранирован, ничего не меняет. Внешняя поверхность его оплетки играет роль второй половинки дипольной антенны. При этом помеха легко наводится на проходящие по соседству провода несмотря на то, что кабель казалось бы экранирован. Ну а если кабеля нет, например мы спрятали модуль в металлический экран, из которого торчит антенна? Если экран большой (по сравнению с длиной волны), то он работает, как вторая половина излучателя, а если маленький, то излучают прочие провода, которые подведены к этому модулю, совершенно не важно, какие. Следующий рисунок иллюстрирует вышесказанное (плюсы и минусы показаны для наглядности, в реальности заряд элементов антенны меняет знак с частотой несущей).

Слева показана ‘правильная’ антенна, ее подводящий кабель не излучает помех. На среднем рисунке показана антенна, которую вы обычно покупаете. Здесь подводящий кабель является частью излучателя и создает помехи проходящим поблизости проводам. Справа показана ситуация, когда источник сигнала спрятан в компактный экранированный корпус. Здесь любые провода, подведенные к такому корпусу, являются частью излучателя.

Мораль заключается в том, что единственный надежный способ защититься от помех, создаваемых передающей антенной, — унести ее подальше от остальной электроники, подключив коаксиальным кабелем достаточной длины. Какая длина является достаточной? Расстояние естественно соизмерять с длиной волны, в данном случае это максимум 30 см. Это и есть минимальное расстояние на которое следует отнести антенну, но чем дальше, тем лучше.

Не все последовательные порты одинаково полезны

В простых AVR микроконтроллерах, которые все обычно и используют, аппаратный последовательный порт всего один, и он используется для загрузки программы. Поэтому, программная реализация последовательного порта является очень популярным решением. Я собираюсь доказать утверждение, которое многим покажется неожиданным, — для управления GSM модулем программная реализация последовательного порта непригодна вообще.

Суть проблемы в том, что программная реализация последовательного порта запрещает прерывания на все время передачи или приема очередного символа. Казалось бы, что в этом плохого, так многие делают. Например, реализация протокола 1-Wire для чтения термометров Dallas Semiconductor тоже запрещает прерывания на время передачи одного бита, то есть на 65 микросекунд. Это конечно тоже не слишком хорошо. Если в системе есть другие обработчики прерываний, они не смогут обеспечить время реакции на прерывание меньше этих 65 микросекунд. Если запрос на прерывание приходит, когда они запрещены, он будет обработан только после того, как прерывания разрешат снова. Например, аппаратный последовательный порт использует прерывания для того, чтобы положить в буфер приемника очередной принятый символ. Если следующий символ придет, пока не обработано прерывание от предыдущего, тот будет потерян. Это значит, что работать со скоростью больше 115200 бит в секунду аппаратный последовательный порт не сможет. В случае программной реализации последовательного порта все хуже. Для его работы нужно, чтобы время реакции на прерывание было меньше времени передачи одного бита. Это ограничивает нас скоростью 9600 бит в секунду.

Более серьезная проблема заключается в том, что программная реализация последовательного порта сама запрещает прерывания. Причем время, на которое она их запрещает (время передачи или приема одного символа) всегда примерно в 10 раз больше, чем максимальное время обработки прерывания, требуемое для корректной работы приемника того же программного последовательного порта. То есть, он всегда мешает сам себе до такой степени, что одновременно не может принимать и отправлять данные. Конечно, в большинстве случаев это и не требуется. В большинстве, но не в нашем случае с GSM модулем. Он таки может неожиданно для нас по собственной инициативе начать передавать данные (например при получении SMS сообщения). И в случае применения программной реализации последовательного порта это легко может привести к сбою протокола обмена с модулем. Поэтому, я просто применил один и тот же аппаратный последовательный порт и для программирования Arduino и для общения с GSM модулем. Неудобно конечно, но это единственный способ сделать надежно работающее устройство.

Асинхронному протоколу — асинхронный обработчик

Асинхронный протокол — это такой протокол, при котором одна сторона обмена может начать передавать информацию неожиданно для другой стороны, то есть без всякой синхронизации с ее сообщениями. Именно таков протокол обмена с GSM модулем. Он исправно отвечает на запросы со стороны Arduino, но может и начать передавать что то свое, например сообщить о принятом SMS сообщении. И это создает реальную проблему, поскольку ни одна из известных мне библиотек для работы с модулем под Arduino асинхронность протокола не учитывает вообще никак. Представим себе, что Arduino передала модулю команду, а модуль в тот же самый момент передал информацию о принятом SMS сообщении. Эта информация будет принята вместо ответа на команду. В результате в качестве ответа на команду библиотека вернет ошибку (в лучшем случае, в худшем все ‘повиснет’), а сообщение о принятом SMS будет потеряно.

Починить это легко — нужно просто написать свой, асинхронный обработчик протокола. Асинхронный обработчик предъявляет только необходимый минимум требований к ответам модуля на его команды. На каждую команду модуль в итоге отвечает либо OK, либо ERROR. И это все, что нужно для того, чтобы зафиксировать ответ. Все остальные строки, которые приходят от модуля, обрабатываются независимо от того, пришли они в ответ на команду или сами по себе. Смысл этих строк всегда можно определить по их началу. Если строка начинается с +CSQ, то она содержит информацию о качестве сигнала. Если она начинается +CMT, то это информация о полученном SMS, и в ней содержится адрес отправителя. Первая строчка посылается в составе ответа на команду AT+CSQ, а вторую модуль присылает по собственной инициативе, но для нас это различие абсолютно несущественно. Принятые SMS сообщения модуль направляет непосредственно в последовательный порт. Это позволяет избежать чтения их из памяти и последующего удаления. Чтобы мы могли распознать SMS сообщения в общем потоке сообщений от модуля, они должны начинаться с символа #, в противном случае сообщение игнорируется.

Созданная автором библиотека, реализующая вышеописанный подход, находится здесь.

Чтобы получать строки, начинающиеся с определенной последовательности символов, клиент создает специальный объект — ловушку. Таких ловушек он может создать любое количество. Полученные от модуля строки, отличные от OK, ERROR, которые не попали ни в одну из ловушек, просто игнорируются. Поскольку такая архитектура не требует полного анализа ответов модуля на множество различных типов команд, код библиотеки в разы компактнее любой из известных мне библиотек.

Что в итоге?

В итоге получилось устройство, которое надежно работает в зоне со слабым покрытием, даже лучше, чем среднестатистический телефон. Ниже приведена его полная схема.

Для заинтересовавшихся — ссылка на гитхаб, где вы найдете исходники проекта и описание команд, которые можно посылать устройству в SMS сообщениях.

github.com/olegv142/GsmMon

Как работает GSM сигнализация | Принципы работы GSM сигнализаций

Современные охранные GSM-сигнализации заслуженно считаются одним из самых надежных способов охраны квартир, домов и имущества от угроз. Это проникновение посторонних лиц на территорию или в здание, кража имущества, протечки газа, затопление водой, пожар и др. Многие из тех, кто собирается установить подобное оборудование, интересуются, как работает GSM-сигнализация для домов. Ответим на этот вопрос в статье.

Что представляет собой GSM-сигнализация и каковы ее преимущества

Такая сигнализация по конструкции представляет собой комплекс охранных модулей и оборудования, который при возникновении угрозы передает тревожный сигнал по каналам мобильной связи, то есть GSM. Важно понимать, что профессионально спроектированная система отсылает сообщение не только на сотовый телефон владельца, но и на централизованный пост охраны или в соответствующие службы, например в пожарную при возникновении возгорания. Основные преимущества GSM-сигнализации:

• универсальность применения – можно подобрать модули для охраны домов, гаражей, территории и т. п.;
• простота интеграции с другими электронными системами безопасности и жизнеобеспечения, включая климатические;
• стабильная работа всюду, где есть GSM-покрытие, а оно в настоящее время распространяется практически на все населенные территории;
• наличие выбора по конструктивному воплощению – такая сигнализация может быть беспроводной и проводной;
• высокая надежность, ведь GSM-сигнализация имеет функции самодиагностики и работает независимо от человеческого фактора;
• адекватная цена, обусловленная разумной себестоимостью оборудования и тем, что пользователи могут подобрать модули с учетом реальных потребностей.

Что входит в охранную GSM-сигнализацию

Панель управления. Это мозг любой GSM-сигнализации. Сюда поступает информация со всех установленных датчиков. Главный модуль анализирует данные и на основании этого принимает решение о необходимости подачи тревожного сигнала.

Датчики. Это глаза и уши охранной GSM-сигнализации. Они реагируют на изменения в окружающей среде и отсылают соответствующие сигналы на главный модуль. Тип изменений зависит от модели датчика: это может быть задымление, повышение температуры, появление движения в зоне покрытия и др.

Элементы управления. С их помощью пользователи могут включать и отключать сигнализацию в доме, совершать другие необходимые действия. Наиболее распространенным вариантом является радиобрелок.

Элементы оповещения. Это может быть сирена и другое сходное оборудование, которое подбирается с учетом назначения конкретного объекта, требований заказчика. В некоторых случаях звуковое и световое оповещение о тревоге не используется, поскольку достаточно информирования на телефон владельца и центральный пункт охраны.

Какие датчики используются в составе современных систем GSM-сигнализации

Чаще всего в составе GSM-сигнализаций имеются датчики следующих типов:

• пожарные. Они реагируют на физические явления, сопровождающие воспламенение. Это появление дыма, теплового излучения, продуктов горения и т. п.;
• разбития стекла. Подобные датчики реагируют на резкие звуковые колебания в доме, которые возникают, например, при разбивании стекла;
• магнитно-контактные. Они контролируют положение окон, дверей и ворот, что позволяет определить факт несанкционированного открывания;
• движения. Такие приборы фиксируют наличие движения в зоне своего покрытия, могут быть микроволновыми, инфракрасными и ультразвуковыми;
• для инженерных коммуникаций. В домах устанавливаются сенсоры, реагирующие на утечку газа или воды, контролирующие котел отопления и др.

Датчики выбирают на основании анализа реальных угроз, от которых нужно обеспечить защиту. Существуют также широкие возможности в плане настройки чувствительности сенсоров. Например, датчики движения могут работать так, чтобы реагировать на появление в зоне своего покрытия человека, а не домашних животных. Это повышает стабильность функционирования GSM-сигнализации, поскольку снижает количество ложных срабатываний.

Особенности работы и настройки GSM-сигнализации

Главный модуль системы постоянно поддерживает связь с датчиками. Это позволяет оперативно получать информацию от них, а также контролировать работоспособность сенсоров. Принятые данные анализируются согласно алгоритму, который настраивается с учетом особенностей конкретного объекта. Современные компьютерные технологии позволяют задать такой принцип работы GSM-сигнализации, чтобы система:

• только информировала. Сообщения могут рассылаться на 1–10 различных телефонов, например, принадлежащих членам семьи, проживающей в доме, или владельцу офиса, начальнику охраны и т. п. Как было упомянуто выше, желательно отправлять информацию и в соответствующие службы: полицию, пожарные органы и др. в зависимости от типа угрозы;
• включала массовое оповещение. Например, при обнаружении возгорания в офисных и производственных зданиях GSM-сигнализация может не только рассылать адресную информацию, но и включать сирену, световое оповещение о начавшемся пожаре, подсветку эвакуационных выходов;
• включала защитные и другие системы. С помощью сигнализации можно управлять работой системы пожаротушения, вентиляции и др. При обнаружении протечек в квартире воды или газа такое оборудование может все автоматически перекрывать.

Возможности подобных систем действительно очень широкие, и при грамотной реализации они способны обеспечить комплексную защиту дома, склада, офиса от максимального количества угроз. Стоимость GSM-модулей значительно ниже, чем сумма материального ущерба, возможного вследствие чрезвычайных ситуаций. Но при этом важно, чтобы разработкой занимались настоящие специалисты, которые досконально разбираются в особенностях такого оборудования и кроме проектно-монтажных работ выполняют еще и обслуживание охранных систем.

Наши услуги

Компания «Цезарь Сателлит» с 2000 года занимается проектированием, монтажом и обслуживанием высокотехнологичных охранных GSM-сигнализаций для квартир, частных домов, производственных, коммерческих и других зданий. Мы индивидуально подходим к каждому объекту, подбирая для него комплексное решение, которое охватывает максимальное количество угроз. Такой профессиональный подход совместно с надежной сервисной службой и наличием собственных центров, работающих круглосуточно, позволяет нам обеспечивать надежную защиту объектов вне зависимости от их назначения и масштабов. Чтобы уточнить подробности или заказать GSM-сигнализацию, заполните форму заявки на нашем сайте

Рекомендуем почитать:

GSM-модуль для Системы Нептун

GSM-контроллер CCU706-SN* — специальная серия контроллера для совместной работы с системой защиты от протечек воды NEPTUN (*SN-Sistema Neptun).

ПРИМЕНЕНИЕ:

Если Вы хотите держать все под контролем и иметь обратную связь от системы контроля протечек воды Нептун, то существует два варианта решения данной задачи:

— модуль управления Neptun ProW+ WiFi + мобильное приложение;

— GSM-контроллер, который работет через сим-карту любого мобильного оператора.

Модуль Neptun с WiFi дает максимальный функционал по взаимодействию с модулем Neptun, однако GSM-контроллер имеет свои преимущества:

— Более легкая настройка;

— Работает там, где нет WiFi;

— GSM-канал более стабильный.

СПОСОБЫ ОПОВЕЩЕНИЯ:

• Мессенджеры Viber/Telegram
• СМС-сообщение
• Звонок на телефон

Пользователь сам определяет каким образом оповещать его о срабатывании Системы Нептун.

ОТЛИЧИЕ ОТ ДРУГИХ GSM-МОДУЛЕЙ:

Большинство GSM-модулей, которые представлены на рынке России, имеют сложную и неудобную настройку. Неудобную, если все нужно делать через СМС или очень сложную, если нужно подключать компьютер и заниматься практически программированием. При создании совместного продукта с одним из лучших разработчиков GSM-модулей в России мы поставили для себя задачу создать GSM-контроллер, который достаешь из коробки и он уже работает. Нужно всего 2 минуты, чтобы осуществить удобную настройку прибора, используя всем привычные мессенджеры Viber и Telegram.

ВОЗМОЖНОСТИ КОНТРОЛЛЕРА:

• Автоматическое информирование об аварии модуля управления NEPTUN

• Дистанционное закрытие/открытие кранов подачи воды

• Управление со смартфонов/планшетов/компьютеров через мессенджеры Viber и Telegram

• Управление с любых мобильных телефонов через голосового помощника и SMS

• Сообщение об отключении/восстановлении электропитания

• Сообщение о состоянии встроенной резервной батареи контроллера CCU706-SN

• Подключение нескольких пользователей с разными способами оповещения

ВИДЕО: НАСТРОЙКА И ВОЗМОЖНОСТИ GSM-МОДУЛЯ

ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Температурный режим: -30..+55°С (без учета встроенной батареи)

Высота:  78 мм

Ширина: 102 мм

Глубина: 30 мм

Работа со встроенным TCP/IP-стеком модулей GSM/GPRS серии SIM800 компании SIMCom Wireless Solutions

Компания SIMCom Wireless Solutions, ведущий разработчик и производитель GSM/GPRS, 3G, LTE и GPS/ГЛОНАСС- решений для М2М-отрасли, предлагает новую линейку GSM/GPRS-модулей серии SIM800 на замену хорошо известной в мире серии SIM900. В новых модулях улучшен ряд ключевых качеств, таких как массо-габаритные параметры, скорости передачи данных, цена. Кроме того, в новой линейке реализована поддержка Bluetooth и множества сетевых протоколов передачи данных, включая SSL.

Серия GSM/GPRS-модулей SIM800

В России линейка SIM800 (табл. 1) представлена модулями SIM800C, SIM800C-DS, SIM800H, SIM800, SIM800F [1]. Все они покрывают подавляющее большинство потребностей рынка М2М. Так, SIM800C в популярном корпусе LCC является фокусным и базовым решением для широкого спектра приложений. SIM800C-DS самый малогабаритный в мире GSM/GPRS-модуль с поддержкой двух SIM-карт (Dual SIM Dual Standby). Этот модуль нашел применение в охранном секторе и приложениях, где необходимо мгновенное переключение между сетями сотовой связи и требуется разделить балансы конечного потребителя и интегратора. Модуль SIM800H аналогичен модулю SIM800C по техническим характеристикам, но его основные потребители те, кому нужна поддержка передачи данных CSD и кого не смущает корпус LGA, подразумевающий пайку в печи. Модули SIM800F и SIM800 (24×24 мм) не выделяются какими-либо особенными качествами, их основная задача замена модулей SIM900R или SIM900 в текущих проектах и упрощение освоения серии SIM800 для новых разработок. Генеральное отличие между SIM800 и SIM800F заключается лишь в том, что первый поддерживает CSD, а второй, как SIM800С и SIM800C-SD, нет.

Следует подчеркнуть, что GSM/GPRS-модули серии SIM800 поддерживают беспроводную технологию связи Bluetooth 3.0 Classic (профили SPP, HFP и проч.) на аппаратном уровне. Поддержка Bluetooth требует соответствующего программного обеспечения (ПО). Данная функция, нисколько не увеличивая стоимость изделия, дает пользователю уникальные возможности: голосовые вызовы посредством стандартной беспроводной гарнитуры, обмен произвольными данными на расстояниях в десятки метров, файлами и контактами из записной книжки все то, для чего предназначен Bluetooth, но в разрезе задач IoT. Также разработчику следует знать, что модули серии SIM800 поддерживают технологию Embedded AT. Она позволяет интегрировать пользовательский Си-код в операционную систему (ОС) модуля и управлять всеми его ресурсами: SMS, голосовые вызовы, выход в Интернет, управление интерфейсами UART, SPI, I²C, GPIO и проч. Это весьма полезная технология, широко применяемая, когда остро стоит вопрос о стоимости и/или размере конечного изделия. Подробней о работе Bluetooth и Embedded AT в модулях серии SIM800 можно узнать отдельно из руководств по применению или у инженеров технической поддержки компании и дистрибьюторов. В данной же статье речь пойдет о работе со встроенным TCP/IP-стеком.

Протокол TCP/IP в М2М

Рис. 1. Обобщенная схема системы сбора данных посредством сети GSM

Обобщенная схема любой системы сбора данных построена на принципах клиент-серверного подключения (рис. 1). То есть где-то в сети есть сервер, который ждет подключения М2М-устройств и принимает от них полезные данные (расход топлива, координаты перемещения объекта, температура, тревожный сигнал, количество потребленной электроэнергии и т. п.) в зависимости от приложения и задач, выполняемых системой. В качестве клиентов в такой схеме выступают устройства на базе GSM/GPRS-модуля и управляющий контроллер (хост): модуль предоставляет доступ в Интернет, а хост управляет этим процессом. Такие клиент-серверные соединения для передачи данных, как правило, используют протокол TCP/IP.

Опытные разработчики знают, что посредством GSM/GPRS-модуля можно выйти в Интернет и подключиться к серверу двумя способами при помощи протокола канального уровня PPP или встроенного протокола TCP/IP. Оба варианта доступны в GSM/GPRS-модулях серии SIM800.

Когда в распоряжении клиентской части имеются продвинутые аппаратные ресурсы хоста и ОС типа Linux или Android, для выхода в Интернет часто применяют протокол PPP. Протоколы до уровня приложений при этом реализованы в самой ОС хоста. Но это относится к небольшому числу случаев. В подавляющем большинстве М2М-приложений ставятся жесткие требования к стоимости проекта, который подразумевает недорогой хост с небольшой памятью и простейшей ОС (без особых изысков). Реализация собственного стека протоколов (надстройка над PPP) в таком случае часто выводит проект за временные рамки сдачи работ и рамки бюджета единицы изделия.

Рис. 2. Граф процессов и состояний стека протоколов TCP/IP

В таких случаях более оправданным является применение встроенного стека TCP/IP-модуля, т. к. значительно упрощается процесс отладки и удешевляется стоимость конечного изделия. Разработчику не нужно знать/помнить принципы сетевых протоколов, тайминги, инкапсуляцию и т. д. (рис. 2), не нужно обрабатывать кадры, пакеты и сегменты данных. При работе со встроенным TCP/IP-стеком модуля хост имеет дело лишь с потоком полезных данных (рис. 3), обмениваясь ими с сервером на прикладном уровне стека протоколов.

Рис. 3. Стек протоколов TCP/IP

GSM/GPRS-модуль, управляемый хостом через последовательный порт UART, берет на себя общение с сетью сотовой связи и работу в IP-сети. Хосту для этого предоставляется командный интерфейс, т. е. доступ к сетевым функциям происходит посредством простой и понятной системы AT-команд [4]. При этом все сложные сетевые процессы, такие как активация контекста, открытие сессии, передача данных, закрытие сессии и т. д., скрыты от хоста.

Кстати, надо сказать, что протокол TCP/IP, наряду с другими протоколами, к примеру UDP/IP, очень удобен для систем, требующих надежности передачи данных, т. к. в его основе заложены принципы подтверждения и повтора посылок в случае потери пакетов. Прикладному уровню не нужно заботиться об организации повторного запроса данных.

Возможности встроенного стека протоколов TCP/IP в GSM/GPRS-модулях серии SIM800

Встроенный стек модуля гибок и может быть настроен на различные режимы работы в зависимости от пожеланий и фантазии разработчика. На рис. 4 схематически указаны режимы работы встроенного стека. Они определяют роль модуля по отношению к удаленной стороне (клиент/сервер), способ передачи данных и количество одновременно открытых соединений.

Рис. 4. Режимы работы встроенного стека TCP/IP-модулей серии SIM800

Режимы работы встроенного стека настраиваются в момент инициализации, до активации контекста и установления соединения, при помощи следующих АТ-команд:

• AT+CIPMUX=<n>,где<n>=0 моносокет, <n>=1 мультисокет;
• AT+CIPMODE=<n>где<n>=0 командный режим передачи данных,<n>=1 прозрачный.

Так, в режиме мультисокета модуль может открыть и поддерживать до шести одновременных соединений или работать только с одним соединением (моносокет).

Как видно, есть два способа обмена данными с удаленной стороной: прозрачный и командный режимы. В прозрачном режиме данные, находящиеся на стороне клиента, во время открытой сессии передаются и принимаются в последовательный порт UART модуля в том же виде, в каком их видит на удаленной стороне сервер. В некоторых случаях предпочтительней командный режим, при котором GSM/GPRS-модуль настроен на прием только АТ-команд, и, чтобы осуществить отправку данных на сервер или принять их, потребуется подавать данные вкупе с АТ-командами. Кстати, мультисокет исключает работу модуля в прозрачном режиме передачи данных.

На рис. 4 показано, что GSM/GPRS-модуль может быть настроен на выполнение роли клиента или сервера. Роль модуля не задается АТ-командой, как количество соединений или режим обмена данными, а определяется способом открытия соединения. В дальнейшем мы будем рассматривать вариант открытия одного соединения (моносокет) с удаленным сервером (роль модуля клиент). Передачу данных рассмотрим как в командном, так и в прозрачном режиме. Но перед тем как перейти к практическим примерам, надо разобраться с механизмом работы встроенного стека TCP/IP.

Механизм работы встроенного стека TCP/IP описывается диаграммой состояний, показанной на рис. 5. Это диаграмма состояний для односокетного соединения. Как видно, всего состояний 10. Все они, от IP INITIAL до PDP DEACT, замыкают цикл от активации контекста и открытия соединения до закрытия соединения и деактивации контекста именно в таком порядке, в нормальном случае. Состояние стека можно контролировать командой AT+CIPSTATUS (без параметров).

Рис. 5. Диаграмма состояний встроенного TCP/IP-стека модулей серии SIM800

Начальное состояние стека после инициализации AT+CIPMUXи AT+CIPMODE IP INITIAL, оно означает, что GPRS-контекст не настроен. Во время активации контекста информация направляется в сеть GPRS и может служить условием доступа к услугам пакетной передачи данных. Сегодня многие операторы сотовой связи дают доступ в GPRS независимо от того, какой контекст был задан. Однако этап настройки контекста пропускать не следует.

Настройка контекста осуществляется по команде AT+CSTT=<APN>,<USR>,<PASS>, где <APN> точка доступа, <USR> логин, <PASS> пароль. Эти параметры можно получить от поставщика мобильной связи. После этой команды встроенный стек принимает состояние IP START. Кстати, если говорить о повторном открытии сессии (питание не отключалось), то команду AT+CSTT можно подавать без параметров. Модуль примет в исполнение ранее заданные параметры и приведет встроенный стек в верное состояние.

После успешной настройки контекста его следует активировать командой AT+CIICR (без параметров). С момента активации контекста модуль получает доступ в сеть GPRS и на стороне оператора сотовой связи начинается отсчет трафика. За этим этапом следует переход встроенного стека в состояние IP STATUS посредством запроса своего IP-адреса в сети командой AT+CIFSR (без параметров).

Итак, к примеру, мы имеем сервер с IP-адресом 192.168.123.123 и открытым портом 1234. Для подключения к этому серверу должна быть исполнена команда AT+CIPSTART=”TCP”,”192.168.123.123”,1234. Важно, чтобы состояние стека перед подачей этой команды было IP STATUS. В противном случае связь не будет установлена. Кстати, допускается вместо IP-адреса задавать доменное имя, например: AT+CIPSTART=”TCP”,”www.simcomm2m.com”,1234.

Когда соединение с сервером установлено, состояние стека приобретает статус CONNECT OK. Теперь между сервером и хостом установлен канал передачи данных уровня приложений. После того как обмен данными будет завершен, соединение с сервером можно будет закрыть командой AT+CIPCLOSE. При этом есть варианты закрытия:

• Штатное закрытие соединения при помощи команды AT+CIPCLOSE (без параметров) или AT+CIPCLOSE=0, которое проходит с отправкой командных пакетов в адрес сервера и ожиданием от сервера подтверждения закрытия (рис. 6). Это согласованное закрытие сокета.
• Быстрое закрытие при помощи команды AT+CIPCLOSE=1, которое подразумевает перевод состояния стека в состояние TCP CLOSED без уведомления сервера. Этот случай актуален при потере связи с сервером или с GPRS-сетью. Этот способ нужен, чтобы вернуть стек в предсказуемое состояние, не тратя время на ожидание подтверждения, которое может и не прийти.

После закрытия соединения с сервером GPRS-контекст все еще активен. Его следует закрыть командой AT+CIPSHUT (без параметров). После этого стек модуля переходит в начальное состояние IP INITIAL, и он готов к новой сессии.

Обработка исключительных случаев

Все команды GSM/GPRS-модулей серии SIM800 имеют время исполнения. Разработчику ПО хоста важно знать время исполнения отдельно для каждой команды, чтобы исключить бесконечное ожидание реакции на команду (открытие соединения, к примеру). Значения максимального времени исполнения задокументированы, их можно найти в системе команд GSM/GPRS-модуля [4]. В таблице 2 указаны значения максимального времени исполнения основных команд встроенного TCP/IP-стека. Как видно, некоторые команды исполняются десятки секунд. Это объясняется зависимостью этих команд от быстродействия сети и сервера.

Рис. 6. Нормальная процедура закрытия соединения с сервером

Получается, некоторые команды могут исполняться несколько минут, прежде чем можно будет понять, что что-то пошло не так. В М2М такие задержки, конечно, недопустимы. Как же обрабатывать случаи, когда время исполнения команды затянулось, а реакции так и не последовало? Все зависит от того, на каком этапе установления соединения произошел сбой (ошибка или вышел таймаут) и в каком состоянии находится стек (рис. 6). Причин сбоя может быть несколько, и реакция может быть разная, но главное вернуть встроенный стек в исходное состояние IP INITIAL или IP STATUS. Рассмотрим на примере несколько случаев:

1. Сервер вышел из строя или доступ в Интернет ограничен (потеря пакетов, высокий пинг и проч.). В этом случае все команды из таблицы 1 приведут к длительному времени исполнения. Чтобы повторить попытку соединения с этим или другим сервером, следует перед этим закрыть сокет командой AT+CIPCLOSE=1. При этом деактивировать контекст командой AT+CIPSHUT не обязательно.
2. Потеря связи с GSM-сетью. Такое возможно в местах плохого покрытия сети, из-за ухудшения условий приема сигнала или внезапной выемки SIM-карты из прибора. Здесь следует проверить готовность SIM-карты (AT+CPIN? или чтение ячейки памяти командой AT+CMGR), уровень сигнала (AT+CSQ), наличие регистрации в сети (AT+CREG?) и доступ к услугам GPRS (AT+CGATT?). Если физический доступ к GSM-сети пропадет после или во время открытия сессии командой AT+CIPSTART, то придется закрыть соединение (AT+CIPCLOSE=1), деактивировать контекст и восстанавливать соединение с начала, сразу после того как будут успешно проверены SIM-карта, уровень сигнала, регистрация в сети и доступ к услугам GPRS.
3. Истек срок жизни контекста. Когда открывается контекст, сеть выделяет определенные ресурсы на его поддержание. Операторы сотовой связи не допускают мертвые контексты, когда ресурс занят, а обмена данными в этом контексте нет. Если обмена данных нет, то через некоторое время оператор деактивирует контекст. У разных операторов это время разное примерно от трех до семи минут. Модуль при этом в порт UART выдаст уведомление: +PDP DEACT. Его нужно обработать и сбросить встроенный стек в исходное состояние командой CIPSHUT. Однако иногда в некоторых приложениях требуется поддерживать контекст в активном состоянии. Для этого можно периодически обмениваться с сервером пустыми данными, типа эха. Но это неудобно в реализации. Взамен можно воспользоваться функцией поддержания соединения командой AT+CIPTKA [4].
4. Нагрузка на сеть GSM. Всем известно, что GPRS-услуги и голосовая связь делят общие ресурсы. GPRS всегда выделяется оператором по остаточному принципу, а у голосовых соединений наивысший приоритет. Контекст может быть деактивирован оператором принудительно. Внешне данный случай выглядит как предыдущий (п. 3), и обрабатывать его следует аналогично.

Следует предусмотреть случай, когда переинициализация соединения не дает желаемого эффекта. В этом случае рекомендуются штатное выключение/включение модуля и повторная попытка восстановить соединение с самого начала.

Работа со встроенным стеком протоколов TCP/IP в GSM/GPRS-модулях серии SIM800

Перейдем к практике применения встроенного стека TCP/IP на примере GSM/GPRS-модуля SIM800C, а точнее, на примере отладочного набора (рис. 7). В качестве сервера для наглядности будем использовать ПК с внешним статическим IP-адресом и учебную программу Server (рис. 8) примитивный TCP-сервер.

Рис. 7. Отладочный набор для GSM/GPRS- модуля SIM800C

При запуске программы сервер уже готов к работе. В окне программы всегда отображается информация об IP-адресе сервера и номере порта для подключения. Эту информацию мы и используем при открытии соединения на стороне SIM800C. Также в окне программы есть поля Received (для отображения принятых данных от удаленной стороны, от SIM800C) и Sending (для ввода данных в сторону удаленной стороны, к SIM800C). Данные по умолчанию отправляются/принимаются в формате ASCII-символов. Если требуется передавать произвольные бинарные данные, то для этого нужно поставить галочку возле параметра HEX.

Рис. 8. Окно программы Server

Итак, ниже приведен рабочий АТ-лог, который можно применить на практике. После каждой AT-команды для модуля SIM800C идут ответы и сообщения от модуля. Данный лог демонстрирует инициализацию стека, настройку контекста и открытие соединения с удаленным сервером, а также различные способы обмена данными в командном и прозрачном режимах.

Инициализация

AT+CPIN? // Проверка готовности SIM-карты.

+CPIN: READY

OK

AT+CSQ // Уровень сигнала RSSI = 20 ед. 
(примерно -73 дБм), удовлетворительный уровень.

+CSQ: 20,0

OK

AT+CREG? // Проверка наличия регистрации в сети GSM.

+CREG: 0,1

OK

AT+CGATT? // Проверка доступа к услугам пакетной передачи данных.

+CGATT: 1

OK

AT+CIPMODE=0 // Командный режим передачи данных.

OK

AT+CIPMUX=0 // Моносокет.

OK

Настройка контекста и открытие соединения

AT+CIPSTATUS

OK

STATE: IP INITIAL

AT+CSTT=”internet” // Настройка точки доступа.

OK

AT+CIPSTATUS

OK

STATE: IP START

AT+CIICR // Активация контекста.

OK

AT+CIPSTATUS

OK

STATE: IP GPRSACT

AT+CIFSR

100.91.34.225

AT+CIPSTATUS

OK

STATE: IP STATUS

AT+CIPSTART=”TCP”,”81.95.20.18”,2020 // Открытие соединения с удаленным сервером.

OK

CONNECT OK // Сообщение об успешном открытии соединения.

AT+CIPSTATUS

OK

STATE: CONNECT OK

Передача данных с подтверждением в командном режиме

AT+CIPSEND? // Проверяем максимальный размер данных, которые можно послать в сторону удаленной стороны. Этот размер зависит от сети.

+CIPSEND: 1460

OK

AT+CIPQSEND? // Нормальный режим передачи данных. В этом режиме каждая порция высланных данных подтверждается сообщением SEND OK, что означает, что сервер данные принял и подтвердил их получение.

+CIPQSEND: 0

OK

AT+CIPSEND=100 // Передача 100 байт данных.

> // Приглашение. hellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohello // Размер данных не должен быть больше 1460 байт, 
и в конце блока данных следует байт 0x1A.

SEND OK // Данные успешно переданы.

AT+CIPSEND // Передача данных произвольного размера.

> hellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohello // Размер данных не должен быть больше 1460 байт, и в конце блока данных следует байт 0x1A.

SEND OK

Быстрая передача данных в командном режиме

AT+CIPQSEND=1 // Режим быстрой передачи данных. Этот режим подразумевает передачу данных без ожидания от сервера подтверждения о получении.

OK

AT+CIPSEND=100 // Передача 100 байт данных.

> hellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohello

DATA ACCEPT:100 // Модуль принял данные в свой буфер и вышлет их в сторону сервера в фоновом режиме.

AT+CIPACK // Проверка: 300 байт передано на сервер, из них 300 байт сервером приняты и подтверждены.

+CIPACK: 300,300,0

OK

AT+CIPSEND // Передача данных произвольного размера происходит аналогичным образом.

> hellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohellohello

DATA ACCEPT:100

AT+CIPACK

+CIPACK: 400,400,0

OK

AT+CIPQSEND=0 // Нормальный режим передачи данных.

OK

Прием данных в командном режиме, автоматический вывод принятых данных

AT // Модуль находится в командном режиме;

OK

AT

OK

HelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHello // Данные, принятые от сервера, выводятся из порта UART модуля автоматически. Данные выводятся как есть, и это неудобно, поэтому будут полезны следующие настройки.

AT

OK

AT+CIPHEAD=1 // Перед блоком данных, принятых от сервера, добавлять заголовок формата +IPD,<длина блока данных>.

OK

AT+CIPSRIP=1 // При приеме данных показывать уведомление в виде RECV FROM:<IP адрес отправителя>,<порт>.

OK

Прием данных в командном режиме, ручной вывод принятых данных

Для смены способа вывода данных требуется разорвать соединение и деактивировать контекст.

AT+CIPCLOSE // Закрытие соединения.

CLOSE OK

AT+CIPSTATUS

OK

STATE: TCP CLOSED

AT+CIPSHUT // Деактивация контекста.

SHUT OK

AT+CIPRXGET?

+CIPRXGET: 0 // Автоматический вывод принятых данных.

OK

AT+CIPRXGET=1 // Настройка ручного вывода данных.

OK

AT+CSTT

OK

AT+CIICR

OK

AT+CIFSR

100.69.113.182

AT+CIPSTART=”TCP”,”81.95.20.18”,2020

OK

CONNECT OK

AT

OK

AT

OK

+CIPRXGET: 1,”81.95.20.18:2020” // Уведомление 
о приеме данных от сервера.

AT

OK

AT+CIPRXGET=4 // Уточнение размера принятых данных.

+CIPRXGET: 4,100 // Пришло 100 байт данных.

OK

AT+CIPRXGET=2,20 // Вывести 20 байт в порт UART;

+CIPRXGET: 2,20,80,”81.95.20.18:2020” // В буфере модуля осталось 80 байт.

HelloHelloHelloHello // Запрошенные 20 байт данных.

OK

AT+CIPRXGET=2,20 // Вывести 20 байт в порт UART.

+CIPRXGET: 2,20,60,”81.95.20.18:2020” // В буфере модуля осталось 60 байт.

HelloHelloHelloHello // Запрошенные 20 байт данных.

OK

AT+CIPRXGET=2,60 // Вывести 60 байт в порт UART.

+CIPRXGET: 2,60,0,”81.95.20.18:2020” // Приемный буфер модуля пуст.

HelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHelloHello // Запрошенные 60 байт данных.

OK

AT+CIPRXGET=4 // Проверка наличия данных в буфере модуля.

+CIPRXGET: 4,0 // Буфер пуст.

OK

Обмен данными с сервером в прозрачном режиме

Для смены режима передачи данных требуется разорвать соединение и деактивировать контекст.

AT+CIPCLOSE

CLOSE OK

AT+CIPSHUT

SHUT OK

AT+IFC=2,2 // Аппаратный контроль потока должен быть включен, чтобы избежать потери данных.

OK

AT+CIICR

OK

AT+CIFSR

100.104.155.220

AT+CIPSTART=”TCP”,”81.95.20.18”,2020

OK

CONNECT // Соединение установлено.

* * *

Благодаря подробному освещению возможностей встроенного стека протоколов TCP/IP новой линейки модулей серии SIM800, выгод его применения и приведению объемного исчерпывающего примера работы со стеком в различных режимах, данная статья поможет разработчику быстро освоить материал официальных руководств по применению модулей SIMCom Wireless Solutions и послужит в разработке отправной точкой.