Бюджетная GSM сигнализация с мозгами из Arduino. GSM модуль SIM900A
GSM и GPRS модуль в проектах Ардуино позволяет подключаться к удаленным автономным устройствам через обычную сотовую связь. Мы можем отправлять команды на устройства и принимать информацию от него с помощью SMS-команд или через интернет-подключение, открытое по GPRS. В этой статье мы рассмотрим наиболее популярные модули для Arduino, разберемся с подключением и рассмотрим примеры программирования.
Модули GSM GPRS
GSM модуль используется для расширения возможностей обычных плат Ардуино – отправка смс, совершение звонков, обмен данными по GPRS. Существуют различные виды модулей, наиболее часто используемые – SIM900, SIM800L, A6, A7.
Описание модуля SIM900
Модуль SIM900 используется в различных автоматизированных системах. С помощью интерфейса UART осуществляется обмен данными с другими устройствами. Модуль обеспечивает возможность совершения звонков, обмен текстовыми сообщениями. Работа модуля релизуется на компоненте SIM900, созданным фирмой SIMCom Wireless Solution.
Технические характеристики:
- Диапазон напряжений 4,8-5,2В;
- В обычном режиме ток достигает 450 мА, максимальный ток в импульсном режиме 2 А;
- Поддержка 2G;
- Мощность передачи: 1 Вт 1800 и 1900 МГц, 2 Вт 850 и 900 МГц;
- Имеются встроенные протоколы TCP и UDP;
- GPRS multi-slot class 10/8;
- Рабочая температура от -30С до 75С.
С помощью устройства можно отслеживать маршрут транспорта совместно с ГЛОНАСС или GPS устройством. Возможность отправки смс-сообщений используется в беспроводной сигнализации и различных охранных системах.
Описание модуля SIM800L
Модуль выполнен на основе компонента SIM800L и используется для отправки смс, реализации звонков и обмена данными по GPRS. В модуль устанавливается микро сим карта. Устройство обладает встроенной антенной и разъемом, к которому можно подключать внешнюю антенну. Питание к модулю поступает от внешнего источника либо через DC-DC преобразователь. Управление осуществляется с помощью компьютера через UART, Ардуино, Raspberry Pi или аналогичные устройства.
Технические характеристики:
- Диапазон напряжений 3,7В – 4,2В;
- Поддержка 4х диапазонной сети 900/1800/1900 МГц;
- GPRS class 12 (85.6 кБ/с);
- Максимальный ток 500 мА;
- Поддержка 2G;
- Автоматический поиск в четырех частотных диапазонах;
- Рабочая температура от –30С до 75С.
Описание модуля A6
Модуль A6 разработан фирмой AI-THINKER в 2016 году. Устройство используется для обмена смс-сообщениями и обмена данными по GPRS. Плата отличается низким потреблением энергии и малыми размерами. Устройство полностью совместимо с российскими мобильными операторами.
Технические характеристики:
- Диапазон напряжений 4,5 – 5,5В;
- Питание 5В;
- Диапазон рабочих температур от -30С до 80С;
- Максимальное потребление тока 900мА;
- GPRS Class 10;
- Поддержка протоколов PPP, TCP, UDP, MUX.
Модуль поддерживает карты формата микросим.
Описание модуля A7
A7 является новейшим модулем от фирмы AI-THINKER. По сравнению со своим предшественником A6 имеет встроенный GPS, позволяющий упрощать конструкцию устройства.
Технические характеристики:
- Диапазон рабочих напряжений 3,3В-4,6В;
- Напряжение питания 5В;
- Частоты 850/900/1800/1900 МГц;
- GPRS Class 10: Макс. 85.6 кбит;
- Подавление эха и шумов.
Устройство поддерживает микросим карты. Модуль поддерживает обмен звонками, обмен смс-сообщениями, передачу данных по GPRS, прием сигналов по GPS.
Где купить GSM модули для ардуино
Традиционно, прежде чем начать, несколько советов и полезных ссылок на продавцов Aliexpress.
| Очень качественный модуль KEYES SIM900 GSM GPRS |
 Модуль SIM800C для ардуино от проверенного поставщика
|
 Шилд для разработки, совместимый с Ардуино, на базе модуля SIM900 GPRS/GSM
|
 Недорогой модуль mini A6 GPRS GSM
|
Подключение GSM GPRS шилда к Arduino
В этом разделе мы рассмотрим вопросы подключения GSM – модулей к плате адуино. За основу почти во всех примерах берется Arduino Uno, но в большинстве своем примеры пойдут и для плат Mega, Nano и т.д.
Подключение модуля SIM800
Для подключения нужны плата Ардуино, модуль SIM800L, понижающий преобразователь напряжения, провода для соединения и батарея на 12В. Модуль SIM800L требует нестандартное для ардуино напряжение в 3,7В, для этого нужен понижающий преобразователь напряжения.
Распиновка модуля SIM800 приведена на рисунке.
Плату Ардуино нужно подключить к компьютеру через USB кабель. Батарею на 12 В подключить через преобразователь: -12В на землю Ардуино, от земли в преобразователь в минус, +12В в преобразователь в плюс. Выходы с модуля TX и RX нужно подключить к пинам 2 и 3 на Ардуино. Несколько модулей можно подключать к любым цифровым пинам.
Подключение модуля A6
Модуль A6 стоит дешевле, чем SIM900, и его очень просто подключать к Ардуино. Модуль питается напряжением 5В, поэтому для соединения не нужны дополнительно понижающие напряжение элементы.
Для подключения потребуются плата Ардуино (в данном случае рассмотрена Arduino UNO), GSM модуль А6, соединительные провода. Схема подключения приведена на рисунке.
Вывод RX с модуля GSM нужно подключить к TX на плате Ардуино, вывод TX подключить к пину RX на Ардуино. Земля с модуля соединяется с землей на микроконтроллере. Вывод Vcc на GSM модуле нужно соединить с PWR_KEY.
Подключение с помощью GSM-GPRS шилда
Перед подключением важно обратить внимание на напряжение питания шилда. Ток в момент звонка или отправки данных может достигать значений в 15-2 А, поэтому не стоит запитывать шилд напрямую от Ардуино.
Перед подключением к Ардуино нужно установить сим-карту на GSM-GPRS шилд. Также нужно установить джамперы TX и RX, как показано на рисунке.
Подключение производится следующим образом – первый контакт (на рисунке желтый провод) с шилда нужно соединить с TX на Ардуино. Второй контакт (зеленый провод) подключается к RX на Ардуино. Земля с шилда соединяется с землей с аруино. Питание на микроконтроллер поступает через USB кабель.
Макет соединения шилда и платы Ардуино изображен на рисунке.
Для работы потребуется установить библиотеку GPRS_Shield_Arduino.
Для проверки правильности собранной схемы нужно сделать следующее: соединить на Ардуино RESET и GND (это приведет к тому, что данные будут передаваться напрямую от шилда к компьютеру), вставить сим-карту в шилд и включить питание шилда. Плату Ардуино нужно подключить к компьютеру и нажать кнопку включения. Если все соединено правильно, загорится красный светодиод и будет мигать зеленый.
Краткое описание взаимодействия через AT-команды
AT-команды – это набор специальных команд для модема, состоящий из коротких текстовых строк. Чтобы модем распознал поданную ему команду, строки должны начинаться с букв at. Строка будет восприниматься, когда модем находится в командном режиме. AT-команды можно отправлять как при помощи коммуникационного программного обеспечения, так и вручную с клавиатуры. Практические все команды можно разделить на 3 режима – тестовый, в котором модуль отвечает, поддерживает ли команду; чтение – выдача текущих параметров команды; запись – произойдет записывание новых значений.
Список наиболее используемых AT-команд:
- AT – для проверки правильности подключения модуля. Если все исправно, возвращается OK.
- A/ – повтор предыдущей команды.
- AT+IPR? – получение информации о скорости порта. Ответом будет +IPR: 0 OK (0 в данном случае – автоматически).
- AT+ICF? – настройка передачи. В ответ придет +ICF: бит, четность.
- AT+IFC? – контроль передачи. Ответом будет +IFC: терминал от модуля, модуль от терминала (0 – отсутствует контроль, 1 – программный контроль, 2 – аппаратный).
- AT+GCAP – показывает возможности модуля. Пример ответа – +GCAP:+FCLASS,+CGSM.
- AT+GSN – получение IMEI модуля. Пример ответа 01322600XXXXXXX.
- AT+COPS? – показывает доступные операторы.
- AT+CPAS – состояние модуля. Ответ +CPAS: 0. 0 – готовность к работе, 3 – входящий звонок, 4 – голосовое соединение, 2 – неизвестно.
- AT+CCLK? – информация о текущем времени и дате.
- AT+CLIP=1 – включение/выключение АОН. 1 – включен, 0 – выключен.
- AT+CSCB=0 – прием специальных смс-сообщений. 0 – разрешено, 1 – запрещено.
- AT+CSCS= “GSM” – кодирование смс-сообщения. Можно выбрать одну из следующих кодировок: IRA, GSM, UCS2, HEX, PCCP, PCDN, 8859-1.
- AT+CMEE=0 – получение информации об ошибке.
- AT+CPIN=XXXX – ввод пин-кода сим-карты.
- AT&F – сброс до заводских настроек.
- AT+CPOWD=1 – срочное(0) или нормальное(1) выключение модуля.
- ATD+790XXXXXXXX – звонок на номер +790XXXXXXXX.
- ATA – ответ на вызов.
- AT+CMGS=”+790XXXXXXXX”>Test sms – отправка смс-сообщения на номер +790XXXXXXXX.
В данном случае рассмотрены основные команды для модуля SIM900. Для разных модулей команды могут незначительно отличаться. Данные для модуля будут подаваться через специальную программу «терминал», которую нужно установить на компьютер. Также подавать команды модулю можно через монитор порта в Arduino IDE.
Скетчи для работы с модулем GSM
Отправка СМС на примере SIM900
Перед тем, как отправить сообщение, нужно настроить модуль. В первую очередь нужно перевести в текстовый формат передаваемое сообщение. Для этого существует команда AT+CMGF=1. Нужно перевести кодировку на GSM командой AT+CSCS=»GSM». Эта кодировка наиболее удобная, так как там символы представлены в ASCII коде, который легко понимает компилятор.
Затем нужно набрать смс-сообщение. Для этого посылается команда с номером абонента AT+CMGS=»+79XXXXXXXXX» r, в ответ предлагается набрать текст смс. Нужно выполнить отправку сообщения. По окончании требуется отправить код комбинации Ctrl+Z, модуль позволит отправку текста адресату. Когда сообщение будет отправлено, вернется OK.
Взаимодействие с модулем основано на индексах, которые присваиваются каждому новому сообщению. По этому индексу можно указать, какое из сообщений удалить или прочитать.
Получение смс. Для чтения смс-сообщения используется команда AT + CNMI = 2,2,0,0,0. Когда на модуль придет текстовое сообщение, он отправит в последовательный порт +CMTI: «SM»,2 (в данном случае 2 – порядковый номер сообщения). Чтобы его прочитать, нужно отправить команду AT+CMGR=2.
Прием голосового звонка. В первую очередь для разговора нужно подключить к модулю динамик и микрофон. При получении звонка будет показан номер, с которого он совершен. Для осуществления работы нужно включить библиотеку GSM:
#include
Если сим-карта заблокирована, нужно ввести ее пин-код. Если пин-код не требуется, это поле нужно оставить пустым.
#define PINNUMBER “”
В setup() должна быть произведена инициализация передачи данных на компьютер. Следующим шагом будет создание локальной переменной, чтобы отследить статус подключения к сети. Скетч не будет запущен, пока сим-карта не подключена к сети.
boolean notConnected = true;
С помощью функции gsmAccess.begin() происходит подключение к сети. При установлении соединения вернется значение GSM_READY.
vcs.hangCall(); – функция, показывающая, что модем готов принимать звонки.
getvoiceCallStatus() – определяет статус скетча. Если кто-то звонит, она возвращает значение RECEIVINGCALL. Для записи номера нужно воспользоваться функцией retrieveCallingNumber(). Когда будет совершен ответ на звонок, вернется TALKING. Затем скетч будет ждать символа новой строки, чтобы прервать разговор.
Установить GPRS-соединение и отправить данные на удаленный сервер
Сначала нужно установить библиотеку SoftwareSerial, которая позволяет обеспечивать последовательную передачу информации и связать GSM-модуль и микроконтроллер Ардуино.
Для отправки данных на сервер нужно отправить следующие команды:
AT+SAPBR=1,1 – открытие Carrier.
Следующие три команды связаны с установкой настроек подключения к сети.
AT+SAPBR=3,1,\”APN\”,\”internet.mts.ru\” – выбор оператора mts, имя точки доступа.
AT+SAPBR=3,1,\”USER\”,\” mts \” – выбор пользователя mts.
AT+SAPBR=3,1,\”PWD\”,\” mts \”
AT+SAPBR=1,1 – установка соединения.
AT+HTTPINIT – инициализация http.
AT+HTTPPARA=”URL”, – URL адрес.
AT+HTTPREAD – ожидание ответа.
AT+HTTPTERM – остановка http.
Если все выполнено правильно, в мониторе порта будут появляться строчки с АТ командами. Если отсутствует связь с модемом, то будет показывать по одной строке. При успешной установке GPRS-соединения на модуле начнет мигать светодиод.
Обзор платы GSM/GPRS SIM900 Shield
Плата Arduino GPRS/GSM Shield (рисунок 1) предоставляет нам возможность использовать для удаленного приема и передачи данных мобильной GSM-связи. Осуществить это можно тремя способами:
используя отправку/прием коротких текстовых сообщений (SMS);
отправкой голосовых (аудио) команд на основе технологий CSD (стандартная технология передачи данных в сети GSM) и/или DTMF (двухтональный многочастотный аналоговый сигнал, используемый для набора телефонного номера);
используя пакетную передачу данных на основе технологии GPRS.
Плата построена на базе модуля SIMCom SIM900.
Также на ней расположены:
слот для SIM-карты;
джек 3,5 мм для аудио-входа и выхода;
разъём для внешней антенны.
Общение с платой производится через serial-соединение с помощью набора AT-команд. С помощью перемычек на плате возможно установить используемые для коммуникации контакты: аппаратные 0- 1-й или 2-3 (на некоторых платах) 7- 8-й для работы через SoftwareSerial.
Рисунок 1. GPS GPRS shield.
Плату GSM GPRS SIM900 Shield можно включить двумя способами:
аппаратным (нажатие кнопки PWRKEY);
программным.
Подключение к плате Arduino
Плата GSM GPRS SIM900 Shield сделана в формате шилда для плат Ардуино. Контакты шилда (гребенки) легко вставляются в разъемы платы, образуя при этом "бутерброд" (рисунок 2).
Рисунок 2. Установка GPS GPRS shield на плату Arduino.
Управление модулем GSM GPRS SIM900 с помощью AT-команд
Рассмотрим управление модулем GSM GPRS shield с помощью AT-команд. Для этого установим модуль на и подключим её к компьютеру. Arduino-скетч отправки и получения данных между компьютером и модулем GSM GPRS shield через плату показан в листинге 1.
Листинг 1
#include
// создание объекта
SoftwareSerial grs(7, 8); // RX, TX
// скорость обмена
#define GSMbaud 9600
Serial.begin(9600);
gsm.begin(GSMbaud);
Serial.println("Start");
if (Serial.available()) {
str1 = Serial.readStringUntil("\n");
str1.toCharArray(buffer, hh.length() + 1);
gsm.write(buffer);
gsm.board.write("\n");
if (gsm.available()) {
Serial.write(gprs.read());
Загружаем скетч на плату ардуино, открываем монитор последовательного порта и набираем команды установки режима:
Команда проверки подключения модуля к GPRS-сети, которую при ответе COMMAND NO RESPONSE необходимо постоянно повторять
Подключаемся к точке доступа оператора связи. Для Билайн:
AT + CGDCONT = 1, "IP", "internet.beeline.ru"
AT + CSTT = "internet.beeline.ru","", ""
Установка интернет-соединения:
AT + CGACT = 1,1
Обращение к интернет-ресурсу
Весь процесс подключения представлен на рисунке 3.
Рисунок 3. Процесс работы с модулем GSM GPRS SIM800 в мониторе последовательного порта.
Пример отправки sms-сообщений с платы Arduino
Рассмотрим пример использования отправки sms-сообщений при уменьшении температуры воздуха в помещении ниже определенного значения. Нам потребуются следующие детали:
модуль GSM GPRS Shield – 1 шт;
sim-карта сотового оператора с положительным балансом;
блок питания 12В – 1 шт;
Схема подключения показана на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема подключения для отправки sms-сообщений при низких значениях температуры воздуха.
Приступим к написанию скетча. Каждые 30 секунд получаем данные влажности и температуры с датчика DHT11. Используем библиотеку DHT. При значении температуры ниже критического отправляем sms на номер указанный в константе PHONE. И делаем паузу на 10 минут.
Содержимое скетча показано в листинге 2.
Листинг 2
// подключение библиотек
#include
#include "DHT.h"
// телефон для отправки sms
#define PHONE_NUMBER "+7928222222"
// создание объектов
SoftwareSerial gsm(7, 8);
DHT sensorDHT(2, DHT22);
// пороговое значение температуры
#define TEMPP 18
unsigned long millissend;
// запуск последовательного порта
Serial.begin(9600);
// запуск датчика DHT
sensorDHT.begin();
// запуск SoftwareSerial
gsm.begin(9600);
if (millis()-millissend>30*1000) { // показания каждые 30 секунд?
// получение данных с датчика DHT
int h = sensorDHT.readHumidity();
int t = sensorDHT.readTemperature();
if(t // отправить sms // ждем 10 минут delay(10*60*1000); millissend=millis(); // отправка sms void SendSMS(int t) { // установка text mode gsm.print("AT+CMGF=1\r"); // телефон gsm.println(PHONE_NUMBER); gsm.println("\""); // отправить данные t // окончание передачи gsm.println((char)26); Загружаем скетч, проверяем событие прихода sms-сообщения на выбранный номер телефона при критическом значении температуры. Рисунок 5. Схема в сборе. Создадим прошивку получения данных при отправке sms-сообщения на sim-карту, находящийся в модуле GSM GPRS shield. Содержимое скетча показано в листинге 3. Листинг 3 // подключение библиотек #include #include "DHT.h" // создание объектов SoftwareSerial gsm(7, 8); DHT sensorDHT(2, DHT22); // переменные String phone = "" String str1 = ""; // boolean isSMS = false; // подключение последовательного порта Serial.begin(9600); // запуск датчика DHT // запуск SoftwareSerial gsm.begin(9600); // Настройка приёма сообщений gsm.print("AT+CMGF=1\r"); gsm.print("AT+IFC=1, 1\r"); gsm.print("AT+CPBS=\"SM\"\r"); gsm.print("AT+CNMI=1,2,2,1,0\r"); if (gsm.available()) { char c = gsm.read(); if ("\r" == c) { if (isSMS) { // текущая строка - sms-сообщение, if (!str1.compareTo("tmp")) { // текст sms - tmp // отправить sms на приходящий номер // получение данных int t = dht.readTemperature(); // AT-команда установки text mode gsm.print("AT+CMGF=1\r"); // номер телефона получателя gsm.println("AT + CMGS = \""); gsm.println(phone); gsm.println("\""); // сообщение – данные температуры // окончание передачи gsm.println((char)26); Serial.println(currStr); if (str1.startsWith("+CMT")) { Serial.println(str1); // выделить из сообщения номер телефона phone=str1.substring(7,19); Serial.println(phone); // если текущая строка начинается с "+CMT", // то следующая строка является сообщением else if ("\n" != c) { str1 += String(c); Загружаем скетч на плату, отправляем sms-сообщение с текстом tmp на sim-карту и получаем в ответ sms-сообщение с данными температуры. 1. Нет связи с Arduino по последовательному порту. Проверьте питание платы. Проверьте правильность установки перемычек. 2. Не отправляются sms-сообщения Проверьте наличие внешнего питание GSM GPRS shield. Проверьте баланс sim-карты. Shield GPRS/GSM SIM900 с антенной
Модуль для работы микроконтроллерных устройств Arduino и аналогичных в сетях сотовой связи по стандартам GSM и GPRS. Ориентирован на использование в системах автоматики и управления. Обмен данными с другими модулями происходит через интерфейс UART. Shield GPRS/GSM SIM900 с антенной может сопрягаться непосредственно с микроконтроллером через интерфейс UART или работать совместно с персональным компьютером при использовании преобразователя интерфейса портПК-UART. Это возможно благодаря программной совместимости на уровне класса команд используемых для управления модемами - АТ команды. Статья на русском из журнала о компоненте SIM900 . Компонент разработан компанией SIMCom Wireless Solutions. Сайт SIMCom имеет русскоязычную версию . Плата GSM модуля на стороне компонентов содержит соединители для подключения антенны, наушников и микрофона. На стороне пайки платы размещены держатель батареи CR1220 3 вольта поддерживающей работу часов модуля и контейнер для установки симкарты. Shield GPRS/GSM SIM900 с антенной дает широкие возможности изучения работы компонента SIM900. Монтаж компонента SIM900 выполняется по самым современным технологиям из-за чего припаять к печатной плате SIM900 в лабораторных условиях весьма затруднительно. Имея модуль с установленным SIM900 можно проводить эксперименты по применению компонента SIM900. При использовании в собственных разработках компонента SIM900 появляется возможность отладки программного обеспечения и проверки схемотехнических решений. Характеристики
Питание Компоненты управления
Переключателем Power select устанавливается источник питания: внешний, подключенный к коаксиальному соединителю или источник питания микроконтроллерного модуля Arduino. Кнопкой Power key включается или выключается питание при нажатии и удерживании в течение 2 с. Индикация
О состоянии модуля сообщают 3 светодиода: Контакты
Компонент SIM900 содержит порт UART, его сигналы выведены на выводы компонента и соединены с перемычками, устанавливающими с какими контактами модуля Shield GPRS/GSM SIM900 будет соединен порт UART компонента SIM900 с D0, D1 или D7, D8. Назначение выводов компонента SIM900. Внешнее включение и выключение питания
Включить или выключить питание модуля можно с помощью сигнала на управляющем входе D9. Для изменения состояния на D9 подается импульс продолжительностью 1 с. Изменение состояния происходит спустя 3,2 с после начала импульса. Включение модуля. Графики напряжения питания модуля, внешнего управляющего импульса и индикатора питания STATUS. При управлении модулем руководящим устройством включение должно происходить без применения кнопки Power key, т. е. сразу после подачи питания. Для этого в программу МК следует добавить несколько команд. Void powerUpOrDown() Эту группу команд в программе можно использовать и для выключения модуля. Также выключить GSM модуль можно посылая AT команду. GSM-модуль позволяет управлять дистанционно любой автоматикой, принимая сигнал с телефона, работающего в диапазоне GSM, и осуществляя включение/выключение подсоединенной аппаратуры. Применяется он для открытия распашных и откатных ворот, шлагбаума на паркингах, автостоянках, в дачных и гаражных кооперативах, частных домах, удаленного управления инженерными системами полива, освещения, отопления, перезагрузки серверов и роутеров. Вот так владелец открывает ворота при въезде на территорию Наиболее широкое распространение GSM-модуль получил как надежный и бюджетный контроллер для управления групповым доступом на объект, совместимый с популярной автоматикой ворот и шлагбаумов Doorhan и Came. По сути GSM-модуль — это радиоприемник с установленной sim картой любого оператора сотовой связи и контроллер для обработки поступающей и исходящей информации. В базу данных модуля заносятся телефонные номера всех пользователей, имеющих право доступа на закрытую территорию. Современные модели поддерживают запись и хранение до 2000 номеров, более дорогие модификации способны обрабатывать до 10000 номеров. Принцип работы устройства показан на рисунке. Принципиальная схема работы устройства При осуществлении звонка контроллер производит сверку входящего номера с записанными данными, и при его наличии в памяти подается команда на осуществление открытия и приведение в действие привода шлагбаума и откатных ворот. Если номера в списке нет, то устройство просто сбрасывает звонок, не производя больше никаких действий. Подобным же образом контроллер открывает распашные ворота, оборудованные электрозамком и приводом Doorhan или Came. Соединения со звонящим абонентом не происходит, либо оно обрывается через несколько секунд, благодаря чему расходы на оплату услуг сотовой связи равны нулю. Если данные не совпадают, то пропуск через ограждающее устройство не предоставляется. В некоторых моделях существует возможность отключения идентификации, и пропуск осуществляется при любом входящем звонке на контроллер. Настройка блока управления GSM-модулем выполняется с помощью смс-команд, веб-интерфейса, программы на компьютере, подключенному через USB-порт, android-приложения для смартфонов. Приведем пример gsm-модуля от компания ООО «Тор-Хаус». Существуют две модели, которые отличаются количеством пользовательских номеров и набором функций. Фото модулей на рисунке ниже. Технические характеристики модулей приведены в таблице. И небольшая ложка дегтя в бочку с медом - ворота или шлагбаум невозможно будет открыть при разряженной батарее телефона или нулевом балансе, будь они трижды Doorhan или Came, но тоже самое может приключиться, если вы, к примеру, забыли или потеряли пульт. Простой модуль, обеспечивающий обслуживание до 500 клиентов. Устанавливается на распашные ворота, используется в управлении шлагбаумом, откатных ворот и прочих устройств с электроприводом. Teltonika VRT012 Совместим с автоматикой Doorhan, рабочее напряжение - 12 В, укомплектовывается блоком питания для подключения к сети 220 В. Стабильно работает от -20 до +40°С. Настройка списка клиентов осуществляется с помощью смс или через компьютерное приложение. Контроллер сохраняет в базе данных до 500 номеров. Предназначен для установки как непосредственно в корпус откатных ворот и шлагбаума с автоматикой Doorhan, так и снаружи. Работает при температуре -20 до +40°С, имеет собственный корпус для защиты от внешних воздействий. Электропитание 12-24 В. Модуль Doorhan Настройка параметров производится смс-командами или через компьютер. Модуль Doorhan совместим с автоматикой других производителей, существует лишь небольшое число приводов, для которых требуется дополнительная адаптация. Чтобы выяснить о возможности установки, обратитесь к специалистам организации-продавца. Осуществляет пропуск на территорию до 500 клиентов, дополнительная опция - расширение до 2000. В улучшенной версии - ESIM 120 реализована технология облачного управления через WEB-интерфейс и с мобильного приложения. ESIM120 ELDES — GSM контроллер для открывания ворот и скуд Контроллер совместим с автоматикой откатных ворот Doorhan, компактен и может встраиваться внутри блока системы привода. Удобное ведение журнала, где можно задать различные параметры разрешений на въезд индивидуально по каждому клиенту и просмотреть, кто и когда заезжал - память на 1000 событий. Рабочее напряжение 10-24 В, диапазон температур от -20 до +55°С. Модули применяются для управления любого типа оборудования с электроприводом: Мы уже знакомы с такими устройствами, как GSM/MMS камеры (), GSM-сигнализации (), отправляющие сообщения при активации датчика движения. Это были первые устройства с применением GSM-модулей и их применение стало расширятся.
GSM-модули активно внедряются, наибольшую эффективность показали для управления на въездах в коттеджные поселки, большие жилые комплексы, на коммерческие объекты с большим числом персонала или клиентов. Допустим, в ЖК «Березка» 5 домов, 500 квартир умножаем на 1500 руб. (средняя цена ключа). ТСЖ придется собрать с жильцов 750000 руб. только на закупку ключей. Получается большая экономическая выгода в сравнении с покупкой ключей! Уговорить собственников жилья на покупку автоматического шлагбаума будет легче, когда сумма инвестиций в оборудование и монтаж будет составлять 2000-3000 руб с квартиры. Если сравнить с RFID метками, которые тоже могут применяться в качестве открывания ворот, то RFID идентификации несколько другой, комплект оборудования стоит дороже, но и диапазон применения шире. В следующей статье разберем модуль от компании SmartAirkey — бесключевой доступ в подъезды и парковки многоквартирных домов. Опыт использования SIM900, описанный ниже будет более полезен тем, кто уже успел немного поработать с модулем. Для тех же читателей, кто только начинает изучение данной микросхемы и планирует использовать её для обмена данными через интернет мы подготовили серию уроков на эту тему. Вот . Итак, SIM900 – GSM-модуль компании SIM COM, управляется AT-командами, умеет посылать SMS, совершать звонки, организовывать прямое CSD-соединение, обмениваться информацией по GPRS. В моих руках оказалась заказанная из Китая отладочная плата SIM900 GPRS shield – совместимая с платформой Arduino. На плате находится сам чип SIM900, разъёмы для микрофона и наушников, переключатель источника питания (от внешнего разъёма или от Arduino), антенна, несколько светодиодов для индикации режимов работы, разъём для батарейки (если нужны часы реального времени), кнопка включения/выключения. Хорошее описание я нашёл на wiki производителя
. Там же приведён код для управления модемом в различных режимах. Как заявляет нам производитель плата отлично совместима с Arduino Uno. Действительно, плата SIM900 просто втыкается в Uno и сразу же начинает работать. Однако, как выяснилось, Arduino Uno может оказаться «слабоватой» для реализации некоторых функций, но об этом я расскажу чуть ниже. С Arduino Mega плата работает с некоторыми ограничениями. Это связано с тем, что у Меги в отличие от Uno пины 7 и 8, недоступны для использования в качестве software serial (программный USART). Это решается переключением интерфейса USART на ноги 0 и 1, для этого на плате SIM900 предусмотрены джамперы. Вообще, плату можно подключить к любому контроллеру с интерфейсом USART. Например, пробовал управлять модемом с помощью контроллера STM32F4. Испытания модуля для обмена SMS-сообщениями и звонков прошли «на УРА»! Модуль справился с этими задачами без особых проблем, для этого я просто скопировал c того же сайта
, скомпилировал и прошил в Arduino Uno вот этот код: Для того, чтобы посылать модулю команды, его нужно подключить к компьютеру. Это можно сделать, используя USB порт Arduino. На компьютере для этого нужен любой монитор COM-порта. Его можно скачать отсюда
, а можно использовать монитор, встроенный в Arduino IDE. Всё, что делает прошитая программа Arduino, — «ловит» команды пользователя и посылает их модулю, а затем возвращает пользователю ответы SIM900. Таким образом, передавая модулю AT-команды в ручном режиме, я опробовал приём и передачу SMS-сообщений, а подключив в соответствующие разъёмы микрофон и наушники — воспользовался модулем SIM900 в качестве мобильного телефона. Свои первые опыты по передаче данных через GPRS я начал, используя для управления SIM900 платформу Arduino UNO (просто потому, что она была под рукой). Для начала купил хостинг с сервером под Apatche и развернул на нём простейшее приложение, которое умело отвечать на GET-запросы. Получилось! Я все так же посылал команды с ПК контроллеру Arduino, который в свою очередь пересылал их SIM900. Всё работало корректно до тех пор, пока GET-запросы были достаточно короткими (до 100 символов). Но как только запросы стали длиннее — начались сбои: запросы передавались не полностью. Было замечено, что глюки могут появиться или исчезнуть даже при увеличении/уменьшении управляющей программы Arduino на несколько строк. Впоследствии выяснилось, что сбои связаны с программным USARTом, которой Arduino UNO использует для общения с SIM900, т.к. такой USART целиком и полностью зависит от программного цикла ядра контроллера. При малом количестве данных, они успевают передаваться всегда, а при увеличении их количества — результат передачи зависит от длительности программного цикла. Вывод из всего вышесказанного: использовать программный USART при общении с SIM900 НЕЛЬЗЯ
, особенно когда речь идёт о большом количестве передаваемых данных. У Arduino Uno всего один «железный» интерфейс USART, который был занят под обмен с ПК, поэтому пришлось отказаться от UNO, заменив её на Arduino Mega, которая не страдает недостатком «железных» USARTов. После такой «рокировки» работа устройства стала стабильной и корректной. Изучая руководство по управлению модемом, я обнаружил что существует две группы AT-команд. Первая группа используется для передачи данных через встроенный TCP-IP стек, а вторая использует HTTP протокол уже реализованный внутренней логикой SIM900. Сколько я ни мучал Google и Яндекс пытаясь узнать, чем же отличаются данные способы, каковы плюсы и минусы каждого из них, — ничего не нашёл, поэтому попробовал оба и делюсь своим практическим опытом тут. Оба способа рабочие и имеют право на существование. TCP-IP стек немного сложнее инициализируется (больше команд нужно передать модулю), им немного сложнее управлять. Для того, чтобы передать запрос, необходимо открыть соединение, дождаться ответа и корректно закрыть его. HTTP — это, говоря простыми словами, браузер встроенный в SIM900. Он прост в инициализации, для того чтобы начать обмен с сервером необходимо открыть сеанс. При этом открытие и закрытие соединения при каждом запросе и решение других «организационных задач» ложиться на плечи SIM900. Это удобно, к тому же передача данных таким способом происходит несколько быстрее, как раз из-за того, что у SIM900 быстрее получается выполнять все «вспомогательные операции», чем это может делать управляющий контроллер. Таким образом, при выборе способа обмена я все-таки остановился на протоколе HTTP. В самом начале своей работы по передаче данных по GPRS я допустил ошибку, которая стоила мне не одного дня мучений. Не имея достаточного опыта работы по взаимодействию с сервером посредством GET-запросов, я, набравшись поверхностных знаний в интернете, составил запрос вида: GET http://xxx.ru/d_command.php?UC=1111 HTTP/1.1 Этот запрос не является корректным, однако его отлично «кушал» браузер и прокси сервер, с которого я отправлял запросы для отладки — именно поэтому я считал запрос верным. Самое удивительное то, что SIM900 тоже отлично справлялся с «плохим» запросом (а отправлял запросы я тогда через TCP-IP стек). Однако, в один прекрасный день сервер начал отвечать на такие запросы ошибкой 404. Произошло это по так и не выясненным обстоятельствам, то ли хостинг-провайдер поменял алгоритмы обработки запроса (он открещивается от этого), то ли это сделал мобильный оператор. Но факт остаётся фактом. Тогда же я попробовал передать тот же запрос через HTTP — всё работало. Объясняется это тем, что внутренний HTTP протокол модуля SIM900 (как я уже говорил, по-сути встроенный браузер) умеет сам правильно «распарсивать» некорректные запросы и транслировать в сеть уже в правильном виде. Это еще один плюс (сомнительный, конечно же) использования HTTP, поскольку позволяет программисту некоторые неточности. А вообще, конечно, запрос должен быть написан правильно и выглядеть вот так: GET /d_command.php?UC=1111 HTTP/1.1 С таким корректным запросом SIM900 успешно обменивается и через TCP-IP стек, и через HTTP. Иногда при обмене по GPRS возникают ситуации, после которых модуль может зависнуть. Этому виной могут быть некорректные данные, пришедшие по сети и загнавшие в ступор SIM900, или помехи на линии обмена модуля и контроллера, при которых SIM900 получил «не то, что ждал», или ещё какие-то неведомые проблемы. Производитель чипа предупреждает о том, что это может происходить и предлагает в таких случаях перезагружать модуль с помощью специальной последовательности импульсов, подаваемых на вход PWRKEY. Однако, как выяснилось, это не всегда помогает — после такой перезагрузки модуль может «проснуться» всё ещё «глюкнутым». И об этом тоже нас предупреждает производитель, если внимательно читать DataSheet на модуль. Вот что рекомендуется в документации: NOTE: It is recommended to cut off the VBAT power supply directly instead of using external reset pin when SIM900 can not respond to the AT command “AT+CPOWD=1” and PWRKEY pin. Поэтому самым правильным способом перезагрузки модуля является полное снятие с него питания (с ножки VBAT), выдержка некоторой паузы (хотя бы секунду на всякий случай) и повторная подача питания. Для перезагрузки модуля на плате лучше предусмотреть реле или транзисторный ключ, управляемый контроллером. В дальнейшем я планирую выпустить серию статей-уроков, в которых расскажу как организовать обмен между серверным веб-приложением и SIM900, начиная с покупки хостинга у провайдера заканчивая написанием кода управляющих программ. До свидания! Следите за обновлениями на LAZY SMART
.
Часто задаваемые вопросы FAQ
SIM900 GPRS/GSM Shield Development Board Quad-Band Kit For Arduino Compatible
Мониторинг объектов и управление ими происходит благодаря обмену данными в пределах досягаемости мобильной связи. Обеспечивается голосовая связь, отправка СМС, ММС и много других функций и сервисов. Работа модуля основана на компоненте SIM900.
Одно из применений устройства - система слежения за перемещениями транспорта совместно с ГЛОНАСС или GPS прибором. Отправка СМС сообщений позволяет использовать модуль в диспетчеризации, беспроводной сигнализации и в охранных системах. В результате происходящих событий могут отправляться различные СМС: “Аварийный стоп лифта 2 дома №34”, “Дверь автомобиля открыта”, “Подвал открыт”, “Напряжение 220 В выключено”, “Входная дверь дачи открыта”, “Включено освещение”, “Температура в теплице ниже критической”. Модуль незаменим для контроля и управления подвижными объектами, перемещающимися на большие расстояния. Или в случае удаления оператора на большое расстояние от стационарного объекта.
напряжение, В
номинальное 5
диапазон 4,8-5,2
ток
обычный режим 50-450 мА
в спящем режиме 1,5 мА
предельный импульсный 2 А
Поддерживает симкарты питанием 1,8 и 3 В
Диапазоны связи 850, 900, 1800, 1900 МГц
Поддерживает сеть 2G
Мощность передачи в различных диапазонах
1 Вт 1800 и 1900 МГц
2 Вт 850 и 900 МГц
Соответствует стандарту GSM фазы 2/2+
Встроенные протоколы TCP и UDP
Класс передачи данных GPRS multi-slot class 10/8
Аудиокодеки HR, FR, EFR, AMR, подавление эха
CSD до 14,4кбит/сек
PPP стек
MUX (07.10)
Протоколы HTTP и FTP
Есть возможность отправлять сигналы DTMF и проигрывать записи как на автоответчике
Поддержка часов реального времени RTC
Температура, ℃
воздуха при работе -30...75
хранения -45...90
размеры 86 х 58 х 19 мм
PWR (зеленый) - индикатор питания модуля,
Status (красный) - индикатор питания компонента SIM900,
Net Light (зеленый) - соединение с сетью.
Сообщения светодиода Net Light.
Выключен - SIM900 не работает.
Мигает с интервалами, указано в секундах:
0,064 включен и 0,8 выключен - сеть не обнаружена,
0,064 включен и 0,3 выключен - сеть обнаружена,
0,064 включен, 0,03 выключен - GPRS подключен.
UART Shield GPRS/GSM можно подключнить: к аппаратному интерфейсу МК через контакты TXD и RXD модуля Shield GPRS/GSM, для этого используются D0, D1. Или к программно эмулируемому средствами ардуино, для этого используются контакты D7 и D8 модуля Shield GPRS/GSM. Полный интерфейс UART имеет 10 сигналов выведенных на контакты в углу платы: R1, DCD, DSR, CTS, RTS, GND, 2V8, TX, RX, DTR.
12 подписанных контактов цифровых линий ввода-вывода GPIO расположены в углу платы. Имеется 2 контакта выходных сигналов с широтно-импульсной модуляцией PWM1, PWM2. Вход АЦП контакт ADC. Интерфейс встроенного счетчика времени имеет 4 контакта. Обозначение контактов: DISP_CLK, DISP_DATA, DISP_D/C, DISP_CS.
Контакт D9 используется для программного контроля включения или выключения SIM900.
На плате установлен соединитель для подключения антенны.
{
pinMode(9, OUTPUT);
digitalWrite(9,LOW);
delay(1000);
digitalWrite(9,HIGH);
delay(2000);
digitalWrite(9,LOW);
delay(3000);
}Как работает модуль
Характеристика
Модель TH-G01
Модель TH-G02
Электропитание, В
=12 или 24 В
=9 … 24В
Частота, МГц
Диапазоны 850/900/1800
Диапазоны 850/900/1800
SIM-карта
Стандартная 1.8/3В
Стандартная 1.8/3В
Антенна
50 Q SMA, возможно подключение выносной антенны с разъемом SMA
Реле
1, сухой контакт NO/NC
2, сухой контакт NO/NC
Кол-во пользователей
99
3002
Запись пользователей
SMS
SMS или звонок
Диапазон температур
-30 … +60
-30 … +60
Плюсы и минусы gsm модулей
Характеристики популярных моделей
Teltonika
Doorhan
ESIM 110/120
Места применения
SIM900: SMS-сообщения и звонки
//Serial Relay - Arduino will patch a
//serial link between the computer and the GPRS Shield
//at 19200 bps 8-N-1
//Computer is connected to Hardware UART
//GPRS Shield is connected to the Software UART
#include
Передача данных по GPRS с помощью SIM900
SIM900: TCP-IP стек или HTTP? Что лучше?
Некорректный GET-запрос на сервер
HOST: xxx.ru
HOST: xxx.ruЗависание SIM900
Заключение
