DTU,即数据终端单元(Data Terminal Unit),它就是串口数据和IP数据之间的“翻译官”。通过DTU的转换,只要连接上互联网,串口设备就能实现远距离的监控和控制,大大提高了系统的灵活性。
那DTU是怎么实现“翻译”的呢?本文将从电路原理和数据流程两个层面,向读者全面介绍DTU的技术原理。
一、电路结构:串并联转换
DTU模块的核心电路由MCU和通信芯片组成。串口部分由MCU的UART串口控制器实现,通常情况下,一个MCU内置至少2个UART。UART将串行电平信号转换为并行数据,随后由MCU内的CPU进行协议解析和数据处理。
可见,DTU电路的关键就是UART到网络芯片的串并联转换。串口信号本质是逐位传输,而网络信号在物理层就是并行的万兆位宽带。这种串并联转换实现了二者的适配。
二、数据流程:万物互联
电路结构只是基础,DTU发挥魔力的地方在于数据流程。理解了背后数据流,才能真正掌握DTU链接物与物的方法。
1串口数据采集
工业传感器的输出信号多为串行接口,包括比较常见的RS232、RS485等。这些串口信号连接到DTU的UART接口后,会被转换为并行数据。
2协议解析
不同串口都有其专用通信协议,如Modbus协议。DTU中的MCU会调用对应的协议解析程序,提取数据中的命令、地址、长度、CRC等信息,并校验其有效性。
3数据上传
校验通过后,根据目的地址和长度信息,从串口采集缓存中取出发送数据,并根据网络通信芯片的接口要求进行二次封包。最后通过以太网或蜂窝网络发送到远端服务器。
4数据下行
下行方向则正好相反,服务器或者客户端发送的数据最终会通过串口接口以正确的协议和格式送达串口设备。
通过上下行数据的解析和转发,DTU建立起了一个四通八达的信息高速公路,让串口设备乃至传感器可以跨越网络直接与云平台对接,这就是DTU的魔力所在!
三、应用前景:工业互联网基石
5G时代,万物互联成为现实,而DTU是连接工业物与物的基石。它已在智能制造、机器人、车联网、新基建等领域大显身手:
1工业监控
通过DTU,采集PLC和传感器数据,实现对工业现场的远程监控和运维。
2设备远程控制
DTU支持Modbus等协议,可以发送控制命令远程控制现场设备。
3无人机和机器人
无人机通过DTU的4G或5G背传可以实现数公里的遥控和图像回传。
可以说,DTU它打通了信息孤岛,让串口设备也实现互联互通,正是万物互联的基础。
