物联网行业知识|存量设备通过DTU进入阿里云IoT平台物联网|嵌入式|数据上云|DTU

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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

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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）。

登录物联网平台控制台。
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。
  
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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。
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  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。

在物联网平台控制台的左侧导航栏，选择设备管理>产品。
在产品管理页，找到之前创建的产品，单击对应的查看按钮。
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。

根据下表逐个添加属性。


功能类型	功能名称	标识符	数据类型	取值范围	单位	读写类型
属性	转速	speed	int32	0 ~ 3000	rpm	只读
属性	电流	current	int32	0 ~ 30	A	只读
属性	设置转速	setspeed	Int32	0 ~ 3000	rpm	读写

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。

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。
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。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。 }
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。
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- 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。
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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。

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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
  
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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。
    
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  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。
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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。
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  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。
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  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）。
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  云端和设备端均能接收到正确数据，说明配置成功。