IoT용 범용 서버인 4G 라우터

라우터 시리즈 ICR-3200 단일 보드 컴퓨터 + 모뎀 + 라우터라는 고전적인 조합을 대체하도록 설계되었습니다. 이제 필요한 모든 로직을 라우터에서 직접 실행할 수 있습니다. 강력한 ARM 프로세서, 512MB RAM 및 ~2GB 내장 플래시 메모리 덕분에 라우터에서 nodejs 서버를 실행할 수도 있습니다!

직렬 RS-232/485 인터페이스도 라우터에 내장되어 있으며 전체 루트 액세스를 통해 운영 체제에서 즉시 사용할 수 있습니다. 자체 프로그램을 구축하기 위한 개방형 환경과 저수준 하드웨어 API 작업을 위한 C/C++ 라이브러리도 제공됩니다.
깊은 절전 기능은 배터리 전원으로 작동할 때 에너지를 절약합니다. 라우터는 통신이 정말로 필요한 경우에만 활성화할 수 있습니다.

이 기사에서는 장치의 흥미로운 기능을 분석하고 실제로 쉘 스크립트의 입출력 인터페이스를 사용해 작업해 보겠습니다.

명세서

라우터 시리즈 ICR-3200 단일 하드웨어 플랫폼에서 제작되었으며 LTE 주파수 범위, Wi-Fi 존재 및 지리 위치(GNSS)가 다른 5가지 모델로 제공됩니다. 이 장치는 단일 보드 컴퓨터와 라우터 조합을 대체할 수 있는 위치에 있습니다. 강력한 프로세서와 대용량 RAM을 사용하면 리소스 집약적인 사용자 애플리케이션을 라우터에서 직접 실행할 수 있습니다.

• 프로세서 Cortex-A8 — 클록 주파수 1GHz, 32비트 아키텍처
• 512MB RAM
• 1,5~4GB의 플래시 메모리 - 사용자 데이터를 저장하기 위해
• I/O 포트 — 사용자 프로그램에서 RS-232/485 인터페이스와 디지털 I/O 포트를 사용할 수 있습니다.

모델과 별도로 가치가 있음 ICR-3211B, LTE Cat 표준에 따라 작동합니다. M1(NB-IoT). LTE Cat 프로토콜 M1은 M2M 솔루션을 위해 특별히 설계되었으며 낮은 데이터 전송 속도(375kb/s)는 물론 장거리 통신이 가능하며 까다로운 실내 통신 조건에서도 향상된 안정성을 제공합니다. 라우터에는 내장된 이온니스터(슈퍼커패시터), 완전히 정전된 후에도 잠시 동안 장치가 작동할 수 있도록 합니다.

깊은 수면 모드

딥 슬립 모드를 사용하면 에너지 절약을 위해 모든 프로세스가 정지되고 하드웨어가 비활성화되는 상태로 라우터를 설정할 수 있습니다. 반면 장치의 모든 기능은 비활성화되고 외부에서는 완전히 꺼진 것처럼 보입니다. 이 모드의 에너지 소비량은 10mW 이하.

절전 모드에서는 라우터가 에너지를 거의 소비하지 않고 3초 안에 깨어납니다.

데이터를 전송하기 위해 라우터를 깨워야 할 때, 3초 후에 일어나요. 물론 셀룰러 네트워크에 모뎀을 등록하는 데 추가 시간이 걸리지만 라우터를 처음부터 로드하는 것보다 훨씬 빠릅니다. 이 옵션은 대부분의 시간 동안 유휴 상태이고 경보 또는 백업 장치와 같은 활성 작업을 수행하기 위해 가끔 활성화되는 자체 전원 공급 시스템에 유용합니다.

깨어나 잠들다

모듈을 통해 잠들고 깨어나는 제어가 이루어집니다. 모드 취침.

절전 모드를 제어하는 ​​방법에는 2가지가 있습니다.

• 디지털 입력을 통해 — 이 모드에서는 라우터가 마이크로 컨트롤러와 같은 외부 장치에 의해 제어됩니다. LOW 신호가 디지털 입력으로 전송되면 라우터는 절전 모드로 전환되고, HIGH 신호를 수신하면 깨어나거나 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 실수로 인한 전환을 방지하기 위해 트리거 시간 초과를 설정할 수도 있습니다.
• 내부 타이머를 통해 — 라우터는 시간을 계산하고 적절한 시간에 깨어나거나 잠들게 됩니다. 일회성 작업을 수행하거나 일정 기간 동안 데이터를 다운로드할 때 사용하면 편리합니다.

깊은 수면 모드 설정 인터페이스

마지막 호흡 기능

원격 사이트에서 정전이 발생하면 해당 사이트와의 통신이 불가능한 이유가 명확하지 않기 때문에 특히 불쾌할 수 있습니다. "Last Gasp" 기능을 사용하면 완전히 정전된 후에도 라우터가 일정 시간 동안 작동하여 긴급 상황이 발생했고 백업 전원이 켜지지 않았다는 메시지를 보낼 수 있습니다. 내장형 이오니스터 덕분에 충전식 배터리보다 수명이 훨씬 길어 유지 관리나 교체가 필요하지 않습니다. 이는 오류가 발생할 수 있는 전원 백업 시스템에 유용하며 전압이 완전히 손실되는 순간을 추적하는 것이 중요합니다.

라우터는 완전한 정전 후에도 정전 신호를 보냅니다.

정전 이벤트에 적절하게 대응하려면 이에 대해 어떻게든 알아야 합니다.
현재 공급 전압은 쉘 명령을 사용하여 얻을 수 있습니다. status sys:

$ status sys
Firmware Version : 6.1.10 (2019-07-02)
Serial Number    : ACZ1100000623519
Profile          : Standard
RTC Battery      : Ok
Supply Voltage   : 12.3 V # ← напряжение питания
Temperature      : 37 C   # ← температура внутри корпуса
Time             : 2019-08-16 16:21:18
Uptime           : 0 days, 11 hours, 43 minutes

하드웨어 Unix I/O 제어(ioctl)와 C/C++ 또는 다른 언어로 된 프로그램을 사용합니다.
표에는 필요한 하드웨어 레지스터의 주소가 나와 있습니다. 현재 공급 전압은 밀리볼트 단위의 정수로 반환됩니다. 이 경우 더 빠른 응답을 위해 쉘 스크립트보다 낮은 수준의 API를 사용하는 것이 좋습니다. 하드웨어 작업에 대한 자세한 내용은 다음에서 확인할 수 있습니다. 개발자 가이드.

현재 공급 전압을 반환하는 ioctl 요청입니다.

직렬 인터페이스

라우터에는 RS-232와 RS-485라는 두 개의 직렬 인터페이스가 내장되어 있습니다. 추가 배선을 사용하지 않고도 주변 장치를 라우터에 직접 연결할 수 있습니다. 동시에, 본격적인 Node-RED 또는 Nodejs 서버가 라우터에서 실행될 수 있으므로 추가 컴퓨터 및 컨트롤러 없이 하나의 장치로 간단한 자동화 시스템을 배포할 수 있습니다.

기본적으로 두 인터페이스 모두 Linux에서 표준 직렬 장치로 작동하는 데 사용할 수 있습니다.

ls -la /dev/ttyS*
crw-------    1 root     root      251,   0 Jan  1  1970 /dev/ttyS0 # ← порт rs-232
crw-------    1 root     root      251,   1 Jan  1  1970 /dev/ttyS1 # ← порт rs-485 
crw-------    1 root     root      251,   5 Jan  1  1970 /dev/ttyS5 # ← не разведен

모든 표준 라이브러리는 모듈을 포함하여 추가 설정 없이 이러한 장치를 지원합니다. 모드버스-RTU2TCP 등.

맞춤형 모듈

사용자 정의 모듈을 사용하여 장치의 기능을 확장할 수 있습니다. 이는 패키지의 단순화된 버전이지만 패키지 관리자가 없습니다. 사용 가능한 모듈의 전체 목록은 웹사이트에서 확인할 수 있습니다. https://advantech-bb.cz/products/software/user-modules.

모듈은 웹 인터페이스를 통해 패키지 파일을 다운로드하여 수동으로 설치됩니다.

현재 73개의 모듈을 사용할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 흥미로운 내용입니다.

• 노드 레드 - 다양한 산업 프로토콜을 일관된 시스템으로 결합하는 데 널리 사용되는 도구
• 노드 — 본격적인 nodejs 서버. 대용량 RAM과 강력한 프로세서를 통해 리소스 집약적인 애플리케이션을 라우터에서 직접 실행할 수 있습니다!
• 파이썬2/3
• 웹쉘 — 브라우저를 통해 콘솔에서 작업할 수 있습니다.
• Azure IoT SDK Python — Microsoft Azure IoT Hub용 프로그램 개발을 위한 도구 세트입니다.

라우터의 펌웨어가 공개되어 있으므로 개발자는 웹 인터페이스가 있는 모듈을 포함하여 자체 모듈을 작성할 수 있습니다. 참고 자료는 다음에서 확인할 수 있습니다. 모듈 작성 가이드 и 그리고 개발자를 위한 섹션 회사 웹사이트에서. 패키지 조립의 편의를 위해 기성품 패키지를 사용할 수 있습니다. 크로스 컴파일 환경.

쉘 스크립트를 통한 하드웨어 리소스

간단한 자동화 작업의 경우 조명 표시를 제어하고 디지털 핀 상태를 가져오거나 설정할 수 있는 쉘 스크립트를 사용하는 것이 편리합니다.

표시등은 명령 실행의 현재 상태를 편리하게 보여줍니다. 예를 들어 데이터 전송 표시 - 빠르게 깜박임, 연결 시도 - 드물게 깜박임, 유휴 - 계속 켜져 있습니다. 팀을 고려하라 지도. 입력으로 LED 깜박임 유형이라는 하나의 인수만 사용합니다.

# led
led on|off|fast|slow

실제 생활에서는 다음과 같습니다.

셸 명령을 통한 사용자 지정 표시기 작동 모드 시연

디지털 핀으로 작업하려면 다음 명령을 사용하십시오. io.

$ io
Usage: io [get <pin>] | [set <pin> <value>]

io set out0 1 # Установить цифровой выход OUT0 в состояние 1 (LOW)
io get bin0   #  Получить значение цифрового входа BIN0

이 경우 논리가 반전된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 따라서 1=LOW, 0=HIGH입니다. 명령 사용 io Bash 스크립트의 디지털 핀으로 쉽게 작업하고 자동화 및 관리를 위한 간단한 로직을 구축할 수 있습니다.

디지털 입력 및 디스플레이 작업의 용이성을 보여주기 위해 LED를 사용하여 디지털 입력 상태를 표시하는 쓸모없는 스크립트를 작성해 보겠습니다.

#!/bin/bash
while true
do
	[ $(io get bin0) -eq 0 ] && led fast || led on
done

스크립트의 원리는 간단합니다. BIN0이 상태 0이면 다이오드가 자주 켜지고 그렇지 않으면 계속 켜집니다. 실제 생활에서는 다음과 같습니다.

표시기를 사용하여 디지털 입력 상태를 표시하는 bash 스크립트 데모입니다.

이 스크립트는 원시적임에도 불구하고 추가 소프트웨어, 라이브러리 및 설정 없이 한 줄에서 디지털 입력으로부터 입력 데이터를 수신하고 이에 반응할 수 있는 방법을 명확하게 보여줍니다.

참조

• 이 문서에서는 균형 조정, 장애 조치, VPN 등과 같은 라우터의 네트워크 기능에 대해서는 다루지 않습니다. 이러한 모든 주제는 이미 다른 문서에서 논의되었기 때문입니다. 산업용 4G 라우터 SmartMotion.
• 라우터 사용 예 ICR-3211B 첫 번째 기사에 있습니다. 안녕하세요 Habr, 어드밴텍입니다.
• 제품의 전반적인 가격을 알 수 있습니다. 온라인 매장. 러시아어로 된 우리 웹사이트는 아직 준비되지 않았습니다.

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출처 : habr.com