GSM / GPRS терминалы и модули производства Enfora с расширенным набором АТ команд для М2М приложений

Одной из наиболее значимых опций в продукции ведущих мировых производителей
GSM/GPRS-модулей является прикладное программное обеспечение. Сегодня на мировом
рынке представлены модули с приложениями пользователя, которые различаются
в первую очередь сложностью и детализацией. В отличие от других производителей, фирма
Enfora предлагает разработчикам не тратить время на написание собственных уникальных
приложений, а воспользоваться готовыми стандартными программными блоками,
включенными в базовую прошивку.

Американская фирма Enfora (www.enfora.com)
специализируется на разработке и изготовлении модулей, модемов и готовых изделий для
систем беспроводной связи. Enfora хорошо известна в США и Канаде и является одним из ведущих
производителей модулей стандартов GSM/GPRS,
CDPD и 802.11. Одна из причин такого успеха в том,
что Enfora принципиально не занимается ничем другим, кроме систем беспроводной связи.

Другая причина успеха связана с тем, что фирма
ориентирована прежде всего на научно-технические исследования и разработку новых моделей. В настоящее время более 60% сотрудников фирмы заняты новыми разработками. Продукты Enfora выпускаются как в виде модулей (Enabler), так и в виде
терминалов (Spider). Продукция Enfora ориентирована на рынок М2М-приложений и на бытовую технику.

Базовые GSM/GPRS-модули и терминалы Enfora

Модули GSM0107, GSM0108 являются базовыми
моделями GSM/GPRS компании Enfora.

Они имеют одинаковый конструктив и полностью
совместимы по разъему. Различие между этими моделями заключается в частотном диапазоне. Модель
GSM0107 предназначена для работы в диапазоне GSM
900/1800/1900, а GSM0108 — для диапазона частот
850/900/1800/1900 МГц. Модули изготовлены на базе чипов Texas Instruments.

Модули выполняют все стандартные функции
стандарта EGSM и поддерживают GPRS класса 10.
Из технических характеристик следует отметить
программируемые вводы–выводы (8 шт.), максимально адаптированные для М2М, ЦАП, два аналоговых входа, дополнительные АТ-команды для
реализации стандартных случаев промышленной
телеметрии (прямое управление датчиками, счетчиками, прием и отправка данных и SMS), TCP/IP,
UDP/API, PPP, CMUX. Температурный диапазонот –30 до +70 °С. Размеры 46F30F3 мм. Каждая
из моделей выпускается как с держателем SIM-карты, так и без держателя (расширения в названиях
соответственно 01и 00).

Внешний вид модуля показан на рис. 1.

Основные технические характеристики базовых
GSM/GPRS-модулей Enfora:

• Стандарт GSM, диапазон частот — EGSM 850/900/1800/1900 МГц.
• GPRS класса 10.
• Встроенный стек TCP/IP.
• Выходная мощность: класс 4— 2 Вт, класс 1— 1 Вт.
• Питание (базовое) — 3,0–4,0 В.
• Потребление тока в режиме ожидания — 2 мА.
• Потребление тока в режиме связи — 230 мА.
• Потребление тока в режиме GPRS класса 10 — менее 300 мА.
• Вес — 8 г.
• Размеры модуля — 46F30F3 мм.
• Рабочий температурный диапазон — от –30 до +70 °С.
• Скорость передачи данных CSD — до 14,4 кбит/с.
• USSD.
• Формат передачи SMS — текст, PDU, MO/MT.
• Интерфейс SIM-карты — 3 В.
• Аудио интерфейс.
• Режим передачи данных — HR, FR, EFR.
• Вводы–выводы для приложений— UART-1/2, SPI, I2C, ADC, DAC, GPIO-8.
• Разъем внешнего интерфейса — MOLEX 52974, 60 контактов.
• Функция телефонной книги на SIM-карте.
• Конференция при звонке.
• Переадресация звонка.
• Учет длительности звонка.
• Тревожные события.
• Поддержка DTMF.

Для подключения антенны используется
стандартный UFL-разъем. На рис. 2 показан
модуль GSM0108 со стороны разъемов
и UFL/SMA-кабель для подсоединения внешней антенны. Все интерфейсные группы выведены на надежный 60-контактный разъем
UFL/SMA.

Терминал Spider SA GSM12xx — это внешний GSM/GPRS-терминал на базе модуля
GSM-107/108.

В настоящее время выпускаются две модели этого терминала — GSM1202 и GSM1208,
предназначенные для работы в диапазонах частот соответственно 900/1800/1900 и 850/900/
1800/1900 МГц.

Терминалы серии Spider SA выполнены
в герметичном, ударопрочном металлическом
корпусе, предназначенном для эксплуатации
в жестких промышленных условиях. Общие
технические характеристики аналогичны характеристикам базовых модулей. Размеры
55F87F30 мм.

На передней панели размещены: разъем
SMA для внешней антенны, разъем для подключения гарнитуры, держатель SIM-карты
с автоматическим выталкивателем, светодиодный индикатор режимов работы. На задней панели размещены разъемы интерфейсов пи-
тания, RS-232 и интерфейса пользовательских
вводов-выводов.

Напряжение питания терминала (от 5 до 30 В)
подается через разъем Molex-2-pin. Последовательный интерфейс RS-232 v24 выведен на стандартный 9-контактный разъем. На 8-контактном
разъеме Wago имеются выводы ADC1, ADC2,
DAC, GPIO1, GPIO3, GPIO5, GPIO6, GND.

Spider SA-GL — внешний GSM/GPRS-терминал на базе модуля Enabler-II, GSM0107/108.

В состав серии входят две модели GSM1212 и GSM1218, для работы в диапазонах GSM 900/1800/1900 и GSM 850/ 900/1800/
1900 МГц соответственно.

Терминалы серии Spider SA-GL — это упрощенный и более дешевый вариант рассмотренной выше модели Spider SA.

Внешний вид Spider SA-GL показан на рис. 3.

В терминале Spider SA-GL на заднюю панель
выведены только разъем питания (5–9 В)
и 9-контактный стандартный разъем RS-232.
В этом терминале нет пользовательских вводов–выводов.

Новая версия Spider SA-GL, анонсированная компанией Enfora в конце 2004 года, будет поставляться с USB-интерфейсом и питанием непосредственно от этой шины. Эта модель поступит в коммерческую продажу
во втором квартале 2005 года.

Spider MT-G — внешний терминал
GSM/GPRS 900/1800 на базе модуля Enabler- II с GPRS класса 10. Эта модель предназначена для эксплуатации на автомобильном
транспорте. Терминал размещен в металлическом корпусе, в котором также имеется
GPS-навигатор. Из характерных особенностей данной модели можно выделить совмещенный c GSM/GPRS-терминалом 12-канальный GPS-приемник на базе модуля Trimble.
Кроме того, в модели имеются два дополнительных ввода-вывода для 12-разрядных
АЦП, контролируемые с помощью AT-команд.

На 12-контактный разъем интерфейса пользователя выведено пять программируемых I/O,
два микрофонных вывода (плюс и минус), два
вывода динамика (плюс и минус) и два вводавывода АЦП. Размеры блока 100F125F40 мм.

Характерные особенности GSM/GPRSмодулей Enfora

Основное отличие модулей Enabler от продукции других производителей заключается
в том, что стандартные пользовательские
приложения уже зашиты в базовое программное обеспечение. Это позволяет управлять пользовательскими вводами–выводами
с помощью расширенного набора АТ-команд
и подключать к ним напрямую самое различное оборудование без промежуточного управляющего микроконтроллера.

Сборка–разборка пакетов

В число наиболее значимых опций Enabler
входит функция UDP/TCP сборки/разборки
пакетов (Packet Assembler/Disassembler, PAD),
которая позволяет конвертировать, упаковывать и передавать данные со стандартного последовательного интерфейса без специального протокола, необходимого внешнему устройству.

Это дает возможность прозрачного подключения традиционных устройств типа
счетчиков, сенсоров, датчиков и разного
рода измерительных модулей к сети GPRS
(и соответственно, к IP). Как правило, подобные устройства подключаются к компьютеру через последовательный интерфейс, а функции управления, считывания,
записи и передачи возложены на ПО компьютера.

Большинство продуктов других производителей позволяет работать с устройством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс, пользуясь только
«внешним» IP-адресом и только после того, как установлено внешнее GPRS-соединение с оператором. Таким образом,
при потере соединения с GPRS-сетью или
при изменении внешнего IP-адреса теряется связь с беспроводным устройством по IP
через «внутренний» последовательный интерфейс.

Наличие в Enabler функции PAD позволяет подключить модем или модуль Enfora
Enabler напрямую к счетчику (сенсору,
и т. п.) и осуществлять сбор информации
со счетчика и передачу по GRPS-сети без какой-либо дополнительной доработки изме-
рительной схемы или написания дополнительного внешнего ПО. Модуль Enfora может быть сконфигурирован таким образом,
чтобы при включении автоматически активировалась функция PAD, устройство регистрировалось в сети, и начинался сбор и передача информации с подключенного
к Enabler счетчика.

Обработка событий

В модулях Enabler также предусмотрены
широкие возможности по обработке событий (Event Processing). Модуль может быть
запрограммирован таким образом, чтобы
внешние события, например регистрация
в сети или ввод–вывод общего назначения,
отслеживались и вызывали бы определенного рода действия (изменение состояния
выходного интерфейса, посылка SMS-сообщения и др.). Подобные функции обработки событий не требуют внешнего контроллера и доступны через интерфейс управления (AT-команды).

Для конфигурирования пользовательских I/O используется прикладная программа Enfora Event Tools. Никакого дополнительного оборудования для этого не требуется.

Основные функциональные возможности
программы Enfora Event Tools:

• Программирование обработки различных событий на пользовательских вводах–выводах.
• Запись заданных событий в память модуля.
• Чтение заданных событий из памяти.
• Запись заданных событий в файл.
• Чтение заданных событий из файла.
• Редактирование списка событий.

Работа с программой осуществляется в диалоговом режиме. Под термином «события»
понимаются состояния вводов–выводов, режим питания, связи и т. д. Алгоритм программы охватывает практически все стандартные ситуации при работе с М2М-приложениями.

Для того чтобы представить потенциальные возможности, предоставляемые пользователям для перепрограммирования вводоввыводов, целесообразно привести варианты
возможных значений входящих и исходящих
событий.

В окне «Входящие события» можно вы-
брать следующие значения:

• Состояние вводов–выводов (8 вводов–выводов с высоким или низким значением, инверсия состояния, без изменения).
• Питание (включено или выключено).
• Регистрация GSM/GPRS (процесс регистрации, работа в домашней сети, роуминг, нет регистрации).
• Сетевые IP-события (нет IP, первый IP, новый IP, нет IP при переключении, действующий IP при переключении).
• Таймер событий (четыре таймера).
• Расстояние по GPS.
• Максимальная скорость по GPS.
• Регион GPS (пять заданных точек с фиксированными координатами центра и радиусом).
• Спутник GPS (действующий, недействующий).
• Аналоговый вход (два аналоговых входа).
• Энергосберегающий режим (спящий, рабочий).
• Дополнительные события (задаются специальной командой «AT$EVENT»). В окне «Исходящие события» можно выбрать следующие значения:
• Состояние вводов–выводов (8 вводов–выводов с высоким или низким значением, инверсия состояния, без изменения).
• API-сообщение UDP (номер сообщения, ID модуля, номер GPIO, аналоговые сигналы 1 и 2, сохранить сообщение; триггерное событие, дата и время по GPS, координаты, количество спутников).
• подтверждение UDP (номер сообщения, ID модуля, номер GPIO, аналоговые сигналы 1 и 2, сохранить сообщение; триггерное событие, дата и время по GPS, координаты, количество спутников).
• сообщение UDP broadcast (номер сообщения, ID модуля, номер GPIO, аналоговые сигналы 1 и 2, сохранить сообщение; триггерное событие, дата и время по GPS, координаты, количество спутников).
• Сброс таймера событий (четыре таймера).
• Выполняемая АТ-команда (пять различных АТ-команд, которые выполняются при конкретном событии).

Программа позволяет сконфигурировать
COM-порт (номер порта, скорость обмена,
скорость передачи, четность, управление).

Все события могут быть дополнительно
разбиты по отдельным группам, которые будут обрабатываться поочередно.

Кроме описанных единичных событий
можно задать также и множественные последовательные события. Например, «состояние вводов–выводов» и «сетевые IP-события».

После ввода описаний событий в окне команд появляется набор АТ-команд, соответствующих отрабатываемым событиям.
Эти команды затем записываются в память
модуля и в контрольный файл. Записанные
команды можно также прочитать из памяти
и при необходимости отредактировать.

Как видно из перечисленных выше функциональных возможностей, модули Enfora
можно напрямую подключать к навигаторам
GPS, оснащенным соответствующими выводами.

Примером прикладного использования
функционала обработки событий может
быть часть решения по контролю доступа
в помещение. Например сигнал, поступающий на I/O-интерфейс модуля, вызывает
автоматическую посылку SMS-сообщения
(или UDP-пакета по IP-сети) или установление телефонного соединения на заданный номер и включение камеры слежения.
Возможны также и другие комбинации действий. Подобного рода действия могут
быть запрограммированы посредством использования AT-команд, а в дальнейшем
при необходимости перепрограммированы (в том числе удаленно, с доступом к модему по GSM/GRPS-сети).

IP-ориентированный протокол

Модули Enfora имеют мощный IP-ориентированный программный блок и позволяют обойтись базовыми настройками для реализации многих стандартных задач, которые при использовании продукции других
фирм требуют разработки сложного ПО
и аппаратного обеспечения.

Известно, что одна из серьезных проблем, возникающих при эксплуатации беспроводных телеметрических систем в сети
GPRS, связана с IP-протоколами. В настоящее время не существует стандартных методов удаленного управления GPRS-устройствами.

При работе с динамическим адресом возникает ряд сложностей, когда требуется передать информацию по IP-сети GPRS-устройству, адрес которого заранее неизвестен.
При этом адрес устройства, видимый во
внешней IP-сети, может меняться уже после
подключения к сети GPRS. Подобные проблемы хорошо знакомы пользователям мобильного Интернет.

Модули Enfora Enabler могут автоматически посылать на один или несколько серверов сообщения, которые очевидным образом содержат актуальный IP-адрес устройства. Внутри такого сообщения содержится
специальная информация, позволяющая
идентифицировать конкретного отправителя.

Например, с помощью АТ-команд можно
уведомлять сервер о получении модемом <нового> IP-адреса. Команда «AT$FRIEND=<friend
#>,<server indication>,<IP>» позволяет задать
список серверов, которым нужно присылать
такие сообщения. При этом одновременно
определяется список IP-адресов, с которых
можно осуществлять удаленное управление
модулем.

Управление модемом по PPP-соединению

Программное обеспечение Enfora позволяет осуществлять управление модулем посредством UDP API даже в том случае, если
модем не зарегистрирован в GPRS-сети
(не назначен внешний динамический IP-адрес). Сопряжение с устройствами, не поддерживающими IP-протокол, реализуется с помощью команды «AT$HOSTIF=<type>».

Заключение

Благодаря специальной ориентированности на рынок системных интеграторов,
продукция фирмы Enfora завоевывает все
большую популярность у этой категории
покупателей всего мира. Во многом это связано с хорошо продуманным «нишевым»
направлением, которое позволяет максимально быстро и с наименьшими затратами внедрять GSM/GPRS-модули и терминалы Enfora в сложные беспроводные системы.

На сайте компании (www.enfora.com) доступна самая подробная документация
по продукции фирмы. Для получения этой
документации нужно последовательно перейти по страницам сайта Product > Support> > Downloads > GSM.