存量设备通过DTU进入阿里云IoT平台

悠悠 2022-08-28 11:00 297阅读 0赞

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0hhYVNUZWNo_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

本文将具体介绍如何通过符合阿里云物联网平台接入协议规范的DTU设备，快速实现存量串口输出设备接入阿里云物联网平台。

## 背景信息 ##

在工业、农业、医疗、城市、楼宇、园区等多种场景中，存在着大量的通过串口与外界通信的存量设备。对此类设备进行物联网改造时，往往无法修改设备本身的串口传输协议，只能在云端进行数据解析工作。为了快速使此类设备接入和使用阿里云物联网平台，阿里云联合硬件合作伙伴，共同定义了可以通过简单配置即可接入物联网平台平台的透传数据DTU设备。

图 1. 数据流转流程图

![数据流转流程图][b3e651fe86ac45d1f5d501957af56fc1.png]

本地设备通过串口与DTU设备相连，DTU通过2G、3G、4G或Ethernet网络与阿里云物联网平台相连，由DTU设备实现阿里云物联网平台的接入协议。设备证书将被配置到DTU中，由DTU代表设备与物联网平台进行数据通信。

## 创建产品和设备 ##

在物联网平台创建产品和设备，获取设备证书信息（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret）。

1.  [登录物联网平台控制台][Link 1]。
2.  创建产品。
    
    1.  在左侧导航栏，选择设备管理>产品。
    2.  在产品管理页，单击创建产品。
    3.  填入产品信息，单击确定。完成产品创建。
        
        存量设备的数据按其本身格式通过DTU设备透传到物联网平台，因此需创建数据格式为透传/自定义的产品。产品信息设置如下图所示。
        
        ![产品信息设置][e3cf18ed5b7e96d5c5a65904f2ca9011.png]
3.  创建设备。
    
    1.  在控制台左侧导航栏，选择设备。
    2.  在设备管理页，单击添加设备。
    3.  选择刚创建的产品，输入设备名称和备注名称，单击确定。完成设备创建。
        
        ![添加设备][547909e045cc5febd09ddb91533cbbad.png]
        
        设备创建成功后，会弹出设备证书信息。您也可以在设备管理页，单击设备对应的查看按钮，进入设备详情页查看设备证书信息。该设备证书将被配置到DTU设备端。

## 定义物模型 ##

物模型指将物理空间中的实体进行数字化，并在云端构建该实体的数据模型。在物联网平台中，定义物模型即定义产品功能（包括属性、事件、服务）。完成功能定义后，系统将自动生成该产品的物模型。本文以电机变频设备为例，需创建电机转速、电流和设置转速三个属性。

1.  在物联网平台控制台的左侧导航栏，选择设备管理>产品。
2.  在产品管理页，找到之前创建的产品，单击对应的查看按钮。
3.  在产品详情页，选择功能定义，再单击自定义功能对应的添加功能。
4.  根据下表逐个添加属性。
    
    <table>  
     <thead> 
      <tr> 
       <th>功能类型</th> 
       <th>功能名称</th> 
       <th>标识符</th> 
       <th>数据类型</th> 
       <th>取值范围</th> 
       <th>单位</th> 
       <th>读写类型</th> 
      </tr> 
     </thead> 
     <tbody> 
      <tr> 
       <td>属性</td> 
       <td>转速</td> 
       <td>speed</td> 
       <td>int32</td> 
       <td>0 ~ 3000</td> 
       <td>rpm</td> 
       <td>只读</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>属性</td> 
       <td>电流</td> 
       <td>current</td> 
       <td>int32</td> 
       <td>0 ~ 30</td> 
       <td>A</td> 
       <td>只读</td> 
      </tr> 
      <tr> 
       <td>属性</td> 
       <td>设置转速</td> 
       <td>setspeed</td> 
       <td>Int32</td> 
       <td>0 ~ 3000</td> 
       <td>rpm</td> 
       <td>读写</td> 
      </tr> 
     </tbody> 
    </table>

## 编辑数据解析脚本 ##

阿里云物联网平台支持的标准数据格式为Alink JSON格式，而存量设备的原始数据通过DTU设备透传到物联网平台，物联网平台不能直接处理此类数据。物联网平台提供数据解析功能，可将上行的自定义格式数据解析为Alink JSON格式；将下行数据解析为设备的自定义数据格式。您需在物联网平台控制台上，提交数据解析脚本供物联网平台调用。数据解析脚本需根据设备上报数据和云端下发数据进行编写。

1.  在物联网平台控制台上，变频电机产品对应的产品详情页，选择数据解析页签。
2.  在编辑脚本输入框中，输入解析脚本。
    
    **说明** 脚本代码中属性的标识符必须与定义物模型时定义的一致。
    
    [点击查看数据解析脚本编写指导][Link 2]。
    
    本示例设备发送至云端的数据为16进制格式，因此脚本需将16进制格式数据格式转换为Alink JSON格式；并将云端下发的Alink JSON格式数据转换为16进制格式。本示例脚本如下：
    
        var ALINK_ID = "12345";
        var ALINK_VERSION = "1.1";
        var ALINK_PROP_POST_METHOD = 'thing.event.property.post';
        // var ALINK_EVENT_TEMPERR_METHOD = 'thing.event.TempError.post';
        // var ALINK_EVENT_HUMIERR_METHOD = 'thing.event.HumiError.post';
        var ALINK_PROP_SET_METHOD = 'thing.service.property.set';
        // var ALINK_SERVICE_THSET_METHOD = 'thing.service.SetTempHumiThreshold';
        /* * * * * *
        * 传入参数 ->
        * 0102 // 共2个字节 * 输出结果 ->
        *{"method":"thing.event.TempError.post","id":"12345","params":{"Temperature":
        2},"version":"1.1"}
        * 传入参数 ->
        * 0202 // 共2个字节 * 输出结果 ->
        *{"method":"thing.event.HumiError.post","id":"12345","params":{"Humidity":2},
        "version":"1.1"}
        */
        /*此函数用于实现设备上发数据到物模型的转换*/
        function rawDataToProtocol(bytes) {
            /*将设备上报的RAW数据转换为数组其中bytes对象中存储着设备上报RAW数据*/ 
            var uint8Array = new Uint8Array(bytes.length);
            for (var i = 0; i < bytes.length; i++) {
                uint8Array[i] = bytes[i] & 0xff;
            }
        
            var params = {};                            // 定义属性存放对象
            var jsonMap = {};                           // 定义模拟Alink数据报对象
        
            /*填写Alink数据报协议头部分*/
            jsonMap['version'] = ALINK_VERSION;         // Alink 协议版本号
            jsonMap['id'] = ALINK_ID;                   // 模拟消息ID
            jsonMap['method'] = ALINK_PROP_POST_METHOD;// 模拟设备上行数据方法：设备属性上报
            /*填写Alink数据报属性部分*/          
            params['speed']= uint8Array[0];            // 将收到的第一个字节转换为转速值
            params['current'] = uint8Array[1];          // 将收到的第二个字节转换为电流
            jsonMap['params'] = params;                 // 将参数打包到数据帧中
        
            return jsonMap;                             // 返回时会发送给IoT设备管理平台
        
        }
         
        //以下是部分辅助函数
        function buffer_uint8(value)
        {
            var uint8Array = new Uint8Array(1);
            var dv = new DataView(uint8Array.buffer,0);
            dv.setUint8(0, value);
            return [].slice.call(uint8Array);
        }
        function buffer_int16(value)
        {
            var uint8Array = new Uint8Array(2);
            var dv = new DataView(uint8Array.buffer,0);
            dv.setInt16(0, value);
            return [].slice.call(uint8Array);
        }
        
        function buffer_int32(value)
        {
            var uint8Array = new Uint8Array(4);
            var dv = new DataView(uint8Array.buffer,0);
            dv.setInt32(0, value);
            return [].slice.call(uint8Array);
        }
        function buffer_float32(value)
        {
            var uint8Array = new Uint8Array(4);
            var dv = new DataView(uint8Array.buffer,0);
            dv.setFloat32(0, value);
            return [].slice.call(uint8Array);
        }
        
        /*此函数实现由云端下发数据转换为到设备能识别的16进制数*/
        function protocolToRawData(json)
        {
            var method = json['method'];
            var id = json['id'];
            var version = json['version'];
        
            var payloadArray = [];
            if (method == ALINK_PROP_SET_METHOD)    // 接收来自IoT设备管理平台的“设置设备属性”的命令
            {
                var send_params = json['params'];
                var prop_cur = send_params['setspeed'];   // 将设置的具体值抽取出来
        
                 //按照自定义协议格式拼接 rawdata
                payloadArray = payloadArray.concat(buffer_uint8(0x55)); // 第一字节数据头，标识数据功能用户自定义
                payloadArray = payloadArray.concat(buffer_uint8(prop_cur)); // 第二字节，具体的设置值
            }
        
             return payloadArray;    // 返回时，将数据发送至设备端。
        }
3.  测试脚本。
    
     *  测试上行数据解析。
        
        1.  选择模拟类型为设备上报数据。
        2.  在模拟输入下的输入框中，输入一个模拟数据。
            
            本示例脚本的逻辑为：数据的第一个字节为转速值，第二个字节为电流值。例如6410 ，64表示转速为100；10表示电流为16安培。
        3.  单击运行。
        4.  在右侧运行结果栏，查看解析结果。
        
        ![查看解析结果][7d2ed216a766c9d8837f52bcd1b13150.png]
     *  测试下行数据解析。
        
        1.  选择模拟类型为设备接受数据。
        2.  在模拟输入下的输入框中，输入模拟下行数据。下行数据示例如下：
            
                {
                    "method": "thing.service.property.set",
                     "id": "12345",
                     "version": "1.0",
                     "params": {
                     "setspeed": 123
                    }
                }
        3.  单击运行。
        4.  在右侧运行结果栏，查看解析结果。
        
        ![查看解析结果][52c68c91197d97492684fb6abbad48b0.png]
4.  确认脚本可用后，单击提交按钮，将脚本提交到物联网平台。
    
    **注意** 物联网平台不能调用草稿状态的脚本，只有已提交的脚本才会被调用来解析数据。

## 设备端开发 ##

在本示例中，使用电脑模拟DTU设备端。电脑通过USB转串口与DTU连接。

**注意** 请确保DTU可以正确连接Internet。

1.  配置DTU设备。
    
    本示例使用F2x16 DTU设备。
    
    1.  连接DTU设备与电脑USB口。
        
        ![连接设备和PC端][PC]
    2.  在电脑上，打开DTU配置工具，配置正确的串口号，设置波特率，并打开串口。
        
        ![配置波特率打开串口][aa2a0bd309e9976e04f40f2bf2c516f3.png]
    3.  单击右下方登陆配置按钮，使DTU进入配置状态。
    4.  单击读取配置按钮，获取现有DTU的配置。
        
        ![读取配置][e0ae2f084b29b9dbeb612d7ac86b52dd.png]
    5.  确保工作协议为port。在右侧配置界面下，单击串口，再进行本地串口配置。配置信息如下图。
        
        ![配置本地串口][e6198d12c107b679b96401ee18b79831.png]
    6.  单击IoT接入配置，填入从物联网平台获取的设备证书信息和地域。
        
        ![填写设备证书信息和地域1][1]
        
        ![填写设备证书信息和地域2][2]
    7.  单击下方下发配置按钮，使配置生效。
        
        如果配置下发失败，请单击退出登录后，重新配置。
    8.  完成配置后，单击退出登录按钮，使DTU进入正常工作模式。
    9.  将DTU断电，再重新上电。当DTU上online灯点亮后，即表示已连接上物联网平台。
        
        您还可以在物联网平台控制台上，查看设备的状态。
        
        ![查看设备状态][de0bd20e9979f33a41eb67c15773abcf.png]
2.  测试数据通信。
    
    1.  测试上传数据。测试DTU设备代替存量设备上传数据到物联网平台。
        
        1.  打开串口调试工具。
            
            **注意** 在本地电脑上，使用串口调试工具进行设备数据的收发模拟前，请务必确保DTU配置工具已经关闭。
        2.  设置串口调试工具的相关参数，并打开串口，然后单击发送。
            
            根据物联网平台上的物模型定义，模拟发送转速和电流两个参数到云端。假定转速为150，电流为10安培，则在串口工具中，按先后顺序填写96 0A两个16进制数。
            
            ![设置串口调试工具参数][24a1d117ccbdd267ebf68371850a601f.png]
        3.  数据发送后，在物联网平台控制台，设备对应的设备详情页运行状态页签下，打开实时刷新开关。稍后就可以看到上传的数据。
            
            ![设置数据实时刷新][78f5eb71023fb2bf864d00c77ff93b3e.png]
    2.  测试接收云端下发数据。使用物联网平台调试真实设备功能，下发设置转速指令，测试DTU接收云端下发数据。
        
        1.  在物联网平台控制台左侧导航栏，选择监控运维>在线调试。
        2.  选择要调试的设备，再选择调试真实设备。
            
            ![调试真实设备][a773a0ac6c0f6e0c8816284a1c206956.png]
        3.  选择功能为已定义的转速设置属性，方法选择为设置，输入一个测试值，单击发送指令。
            
            ![发送指令][5ab709ddcfd4de639eb8b646030c456f.png]
        4.  指令发送成功后，在DTU串口调试工具的接收框中，查看接收到的数据。接收到的数据中，55为数据头，数据值为64（即十进制的100）。
            
            ![接收到的数据][a86acf86619a1d954cf4e6182bcbb5fb.png]
        
        云端和设备端均能接收到正确数据，说明配置成功。

## 名词解释 ##

*  **物模型**
    
    阿里云物联网平台将设备抽象为”属性“，”事件“，”服务“三大要素。设备的三要素抽象描述，称为物模型。
 *  **属性**
    
    一般用于描述设备运行状态，例如电机的转速，灯的开关和亮度，水的温度。
 *  **事件**
    
    设备运行时的事件，一般包含需要被外部感知和处理的通知信息，例如开关机通知、报警等。
 *  **服务**
    
    设备可被外部调用的能力，例如调整电机转速。
 *  **设备证书**
    
    设备证书指ProductKey、DeviceName和DeviceSecret，是阿里云物联网平台认证设备的标识。设备证书信息不可泄露。
 *  **ProductKey**
    
    物联网平台为产品颁发的全局唯一标识。
 *  **DeviceName**
    
    在注册设备时，自定义的或系统自动生成的设备名称，具备产品维度内的唯一性。
 *  **DeviceSecret**
    
    物联网平台为设备颁发的设备密钥。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0hhYVNUZWNo_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220828/a9a3a3fa33ce49c4a7f50cc383037131.png
[b3e651fe86ac45d1f5d501957af56fc1.png]: /images/20220828/d049b1fdaf2f48ae8b783d8fdd4eff09.png
[Link 1]: https://iot.console.aliyun.com/
[e3cf18ed5b7e96d5c5a65904f2ca9011.png]: /images/20220828/0e300a353a4744fbad47f3c777f689b8.png
[547909e045cc5febd09ddb91533cbbad.png]: /images/20220828/7ae42dfdd312403c903ce6b395b31e97.png
[Link 2]: https://help.aliyun.com/document_detail/68702.html
[7d2ed216a766c9d8837f52bcd1b13150.png]: /images/20220828/621f1d73120e4814ab357c3e4924cabe.png
[52c68c91197d97492684fb6abbad48b0.png]: /images/20220828/37c9bbfa990c4e2a98b967f5171c002c.png
[PC]: /images/20220828/352ad65041a8485986d77ad5493decf4.png
[aa2a0bd309e9976e04f40f2bf2c516f3.png]: /images/20220828/358757ce7f7945a1980d68b7c2003c12.png
[e0ae2f084b29b9dbeb612d7ac86b52dd.png]: /images/20220828/fd62e29ddec84771a4f00969f0ec64ae.png
[e6198d12c107b679b96401ee18b79831.png]: /images/20220828/1989b8eb9b564ac98a793636cb0419ba.png
[1]: /images/20220828/a519759e243144dea3fac3473b028951.png
[2]: /images/20220828/15d07a7f46bb42f9b5a3ff0fe0a0fedc.png
[de0bd20e9979f33a41eb67c15773abcf.png]: /images/20220828/bef639c082f54da1bf3146740cf5ede6.png
[24a1d117ccbdd267ebf68371850a601f.png]: /images/20220828/0d3f2517a70648b9a0b8f590cd49282f.png
[78f5eb71023fb2bf864d00c77ff93b3e.png]: /images/20220828/819c9efaa4ce4dd09e1249255defac03.png
[a773a0ac6c0f6e0c8816284a1c206956.png]: /images/20220828/494c074cce0a45bc806486914b2c1b52.png
[5ab709ddcfd4de639eb8b646030c456f.png]: /images/20220828/e50052f243204b2389e5db8fb8593ec8.png
[a86acf86619a1d954cf4e6182bcbb5fb.png]: /images/20220828/dbf772d9dd774759b19e3782278c11d6.png