NB DTU/RTU软硬件设计开源资料分析（TCP协议+MQTT协议+GNSS定位）
电子说
描述
一 、系统综述
1 项目综述
NB DTU/RTU开源产品，使用奇迹的AM21EV5/V6模组作为主控，支持NB通讯和GNSS，支持通过上位机配置相应信息，将普通产品数据通过边缘网络设备转化为网络数据。
2 产品系统框图
系统框图
功能简介
1. 电源：向SOM核心板+底板，以及扩展外设提供电源
2. SOM核心板+底板：产品核心部分
3. 上位机：配置设备参数。
4. NB天线：信号接收发送
5. DI/DO：开关量输入，输出
6. AI：模拟输入
7. SOM板和底板之间的接口使用板对板连接器
二 、组件产品资料
2.1 SOM板
产品功能描述
SOM板，是开源产品（DTU和RTU等）的公共核心板。
产品资源介绍
SOM板一共引出了4排插针，用户可用的接口有3个GPIO，可以作为普通输入输出GPIO，也可以作为串口；2个ADC；一组4线SPI；一组I2C；SPI和I2C接口也可以作为普通GPIO。两个串口固定作为AT串口和调试串口。
电源电路
AM21EV5/V6模块
GPS I-PEX座
NB I-PEX座
SIM电路
排座
电源
GPIO
UART
I2C
SPI
DI/DO
AI
板对板连接器
产品形态
SOM板形态根据AM21EV5、AM21EV6这两个不同模组和卡形态，分为6种硬件形态。分别为：
| 编号 | 卡形态 | GPS |
| 形态A | 模组内置贴片卡 | 支持 |
| 形态B | 全网通三合一卡 | 支持 |
| 形态C | 插拔卡 | 支持 |
| 形态D | 模组内置贴片卡 | 不支持 |
| 形态E | 全网通三合一卡 | 不支持 |
| 形态F | 插拔卡 | 不支持 |
| 形态G | 5*6贴片卡 | 支持 |
| 形态H | 5*6贴片卡 | 不支持 |
2.2 底板
产品功能描述
底板板，是开源产品（DTU和RTU等）的公共底板。
产品资源介绍
底板接口有： 电源接口；六排排针，核心板和MCU所有的IO都接在这六排排针上；绿端子两个，一个2PIN的是电源接口，一个10PIN的是DTU/RTU对外的接口。详情查看原理图。
电源电路
AM21EV5/V6模块接口
SIM电路
232/485电平转换电路
LED
绿端子
电源
GPIO
UART
DI/DO
AI
板对板连接器
产品形态
底板形态只有一种。
三 、场景应用系统级产品版本定义
3.1 开发板
产品功能描述
开发板，是专门方便用户快速上手，加快开发的硬件。是各种场景下不同功能的组合。
SOM板可以根据客户需求，使用需要的形态，底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的全功能版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.2 DTU形态A
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态A，使用SOM板的形态A，带GPS，单一网络贴片卡。底板使用PCB未焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
232串口
485串口
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.3 DTU形态B
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态B，使用SOM板的形态B，带GPS，三合一全网通卡。底板使用PCB未焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
232串口
485串口
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.4 DTU形态C
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态C，使用SOM板的形态C，带GPS，插拔卡。底板使用PCB未焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
232串口
485串口
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.5 DTU形态D
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态D，使用SOM板的形态D，单一网络贴片卡。底板使用PCB未焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
NB天线
232串口
485串口
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
TCP下行数据模块
3.6 DTU形态E
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态E，使用SOM板的形态E，三合一全网通卡。底板使用PCB未焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
NB天线
232串口
485串口
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
TCP下行数据模块
3.7 DTU形态F
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态F，使用SOM板的形态F，插拔卡。底板使用PCB未焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
NB天线
232串口
485串口
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
TCP下行数据模块
3.8 RTU形态A
产品功能描述
RTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
RTU形态A，使用SOM板的形态A，带GPS，单一网络贴片卡。底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
GPS天线
NB天线
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.9 RTU形态B
产品功能描述
RTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
RTU形态B，使用SOM板的形态B，带GPS，三合一全网通卡。底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
GPS天线
NB天线
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.10 RTU形态C
产品功能描述
DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
DTU形态C，使用SOM板的形态C，带GPS，插拔卡。底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
GPS天线
NB天线
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
GPS模块
TCP下行数据模块
3.11 RTU形态D
产品功能描述
RTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
RTU形态D，使用SOM板的形态D，单一网络贴片卡。底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
NB天线
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
TCP下行数据模块
3.12 RTU形态E
产品功能描述
RTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
RTU形态E，使用SOM板的形态E，三合一全网通卡。底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
NB天线
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
TCP下行数据模块
3.13 RTU形态F
产品功能描述
RTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
RTU形态F，使用SOM板的形态F，插拔卡。底板使用PCB焊接DI/DO、AI插座的版本。
产品资源介绍
电源电路
SOM板
底板
NB天线
232串口
485串口
DI/DO
AI
扩展接口
普通GPIO接口
SPI接口
I2C接口
UART接口
产品软件模块
AT指令模块
TCP透传模块
网络AT模块
心跳模块
TCP下行数据模块
3.14 其它形态
开源项目除了上述使用TCP协议的形态，还有使用MQTT协议的形态，硬件没有改动，和上述所有形态一样，只是软件协议上有改动。
四 、电源方案
采用220V转5V直流电源。
五 、天线方案
NB天线：小辣椒天线，通过I-PEX线和外壳连接。
标准尺寸。
GPS天线：小辣椒天线，通过I-PEX线和外壳连接。
标准尺寸。
六 、产品结构及安装方式
产品结构示意图：
产品外壳尺寸：小于等于64mmX69mmX25mm
产品安装方式：通过2个固定孔固定在设备上
核心板、地板，板对板连接器结构示意图
七 、产品规格
td {white-space:nowrap;border:1px solid #dee0e3;font-size:10pt;font-style:normal;font-weight:normal;vertical-align:middle;word-break:normal;word-wrap:normal;}
| 参数 | 描 述 | |
| 供电 | 6 - 24V直流电源 | |
| 频段 | band3、band5、band8 | |
| SIM/USIM口 | 内置2mm*2mm eSIM、内置5mm*6mm三合一卡、卡座 | |
| 产品重量 | 重量 | 500——700g |
| 外形尺寸 | 外壳尺寸(mm) | 小于等于96mmX78mmX25mm |
| 外壳装配方式 | 预留两个固定孔 | |
| 外壳 | 金属 | |
| 温度范围 | 工作温度 | -20℃~ +80℃ |
| 存储温度 | -20℃~ +85℃ | |
| 软件功能 | 工作模式 | 透传模式，非透传模式 |
| 设备平台 | 无 | |
| 客户端 | 奇迹自主开发 | |
| 通信协议 | tcp、mqtt | |
| 设备数据上报 | 注册包，心跳，透传数据，定位信息 | |
| 平台下行数据 | 网络AT，透传数据 | |
八 、NB DTU/RTU开源产品硬件资料包
详情请见Wiki：Cellular IoT Wiki 知识库
九 、NB DTU/RTU开源产品软件代码讲解以及使用
详情请见Wiki：Cellular IoT Wiki 知识库
十 、NB DTU/RTU开源产品固件
详情请见Wiki：Cellular IoT Wiki 知识库
十一、如何了解更多NB DTU/RTU开源产品方案
本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki：Cellular IoT Wiki 知识库（https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf）
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审核编辑 黄宇
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