Terminal GSM CT63 E

Fotografia 1. Pokrywa obudowy terminala z widoczną klapką osłaniającą kartę SIM

Jednym z podstawowych składników systemów komunikacji między maszynami są terminale. Zbierają one dane z otoczenia i przesyłają za pośrednictwem medium, do którego są przystosowane. Takim medium w rozwiązaniach IoT jest jak sama nazwa wskazuje Internet, w przypadku rozwiązań M2M medium stanowi sieć GSM. W artykule opisano terminal CT63 E przeznaczony do niewymagających aplikacji M2M, produkowany przez CEP Terminals. Jest to urządzenie stosunkowo proste, lecz korzystające z najnowszych technologii. Terminal jest przystosowany do komunikacji GSM w pasmach 900 i 1800 MHz, w tym do pakietowej transmisji danych GPRS. Może być więc używany w całej Europie i w innych krajach, w których pasma te są dostępne. Urządzenie mieści się w małym pudełku o wymiarach: 66×77×26 mm. Dostęp do karty SIM zapewnia wysuwane wieczko umiejscowione w górnej części obudowy (fotografia 1). Tuż nad nim znajdują się trzy diody świecące sygnalizujące stan pracy urządzenia. Sygnalizowane jest wyłączenie terminala, poszukiwanie sieci, zalogowanie do sieci oraz realizacja połączenia. Od góry dostępne są ponadto dwa otwory montażowe. Z kolei na jednej z bocznych ścianek dostępne jest gniazdo anteny RF i gniazdo portu RS232, a na drugiej gniazdo mini USB i 6-przewodowe gniazdo RJ11, poprzez które doprowadzane jest zasilanie terminala. Nie jest możliwe zasilanie urządzenia przez gniazdo mini USB. Wbrew temu, co mogłaby sugerować nazwa nie służy ono transmisji danych cyfrowych, a pełni funkcję interfejsu audio z liniami MIC-, MIC+, EAR- i EAR+. Do poprawnej pracy modemu wymagane jest napięcie zasilające od 5 do 32 V. Jako dość nietypową można uznać metodę włączania terminala. Polega ona na podaniu aktywnego stanu wysokiego na dedykowanej linii TO_IN przez czas dłuższy niż 1 sekunda. Ponieważ nie są to standardowe rozwiązania, zastosowano specjalne zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją linii zasilających.

Do gniazda typu FME powinna być dołączona 50-omowa antena RF o zysku 3 dBi, ale uwaga, anteny nie ma w zestawie. Dokonując wyboru należy zadbać, aby była ona przystosowana do pracy w zakresie częstotliwości GSM 900/1800 MHz z pasmem 80 MHz. Zastosowanie zewnętrznej anteny ma na celu zapewnienie wystarczająco silnego sygnału umożliwiającego realizację połączeń GSM. Czasami konieczne jest odpowiednie umiejscowienie terminala. Do sprawdzania czy siła sygnału jest wystarczająca w danym miejscu można wykorzystać telefon komórkowy. Jakość sygnału jest też kontrolowana komendą AT+CSQ. Zadbanie o jakość  odbieranego sygnału nie jest jedynym obowiązkiem instalatora. Musi zadbać również o to, by terminal nie zakłócał pracy innych urządzeń znajdujących się w pobliżu. Zalecane jest zachowanie minimum 50-centymetrowej odległości od anten innych urządzeń. Z tego względu można rozważać stosowanie oddalonych anten dołączanych do terminala kablem. W przypadkach krytycznych może się nawet okazać konieczne stosowanie anten kierunkowych wycelowanych w stację bazową.

Fotografia 2. Umieszczanie karty SIM w gnieździe

Niezbędnym elementem dla poprawnej pracy terminala GSM jest oczywiście karta SIM. Czytnik zainstalowany w modelu CT63 E obsługuje wersje zasilane napięciem 1,8 V oraz 3 V. Karta jest umieszczana w czytniku od góry po wcześniejszym dosunięciu zatrzasku w kierunku pozycji „Open” (fotografie 2a i 2b). Umożliwia to podniesienie górnego elementu zatrzasku i wsunięcie do niego karty tak, aby były widoczne wszystkie styki (fotografia 2d). Teraz ruchomą część gniazda można wrócić do położenia poziomego i zatrzasnąć zasuwkę (fotografia 2f).

Port RS232

Stary, wysłużony interfejs komunikacyjny RS232 nadal jest stosowany w podobnych do CT63 E terminalach. W tym przypadku jest to pełna wersja z liniami RI, DTR, DCD, DSR, RTS i CTS. Nie jest to jednak pełny standard. Większość linii ma napięcia progowe powyżej +4 V i poniżej -4 V. Linia TD ma progi powyżej 2,4 V i poniżej 0,8 V (jak w standardzie TTL). Pewne różnice występują też w liniach DTR i RTS. Szczegółów należy szukać w instrukcji. Gniazdo portu RS232 to typowy 9-pinowy Sub-D. Terminal powinien być traktowany jako urządzenie komunikacyjne do transmisji danych (DCE - Data Communication Equipment), a w aplikacjach zewnętrznych jako urządzenie końcowe DTE (Data Terminal Equipment). Transmisja danych przez port RS232 terminala CT63 E może być realizowana z szybkością do 230400 kb/s. Szybkość transmisji jest ustalana programowo w zakresie od 300 do 230400 b/s, ale możliwa jest też praca z automatycznym wykrywaniem w zakresie od 1200 do 230400 b/s.

W łączności za pośrednictwem interfejsu RS232 stosowane jest sprzętowe lub programowe sterowanie przepływem. W terminalu CT63 E domyślna jest wersja sprzętowa. Komunikacja rozpoczyna się pod warunkiem wystawienia przez aplikację niskiego poziomu na linii RTS. Terminal odpowiada wówczas ustawieniem linii CTS w stan niski, co oznacza gotowość do wymiany danych przez urządzenie DCE. Interfejs RS232 nie wymaga stosowania linii zegarowych, realizuje transmisję asynchroniczną. Dane są wysyłane linią TD, a odbierane linią RD. Sterowanie modemem odbywa się za pośrednictwem komend AT.

Włączenie i wyłączenie terminala

Terminal CT63 E jest w pełni zdalnie sterowany. Nie ma nawet wyłącznika zasilania. Jak już było powiedziane włączenie odbywa się przez podanie stanu wysokiego na linię TO_IN i przytrzymanie go przez co najmniej 1 sekundę. Należy zadbać, aby stan aktywny TO_IN nigdy nie wyprzedzał napięcia zasilającego VCC. Można te linie łączyć ze sobą, czasami pomaga również dołączenie kondensatora o dużej pojemności. Producent zaleca też stosowanie firmowego zasilacza.

Linia TO_IN powoduje tylko włączenie urządzenia. Po zainicjowaniu pracy nie jest już monitorowana, co trochę komplikuje wyłączenie terminala. Jest to możliwe tylko przez odłączenie napięcia zasilającego podawanego przez gniazdo. Można natomiast wprowadzić urządzenie w tryb obniżonego poboru prądu, co odbywa się przez wysłanie odpowiedniej komendy AT („AT+CFUN=9”). Funkcja ta może być jednak zablokowana, jak można się domyślać, również komendą AT. W trybie „Idle” terminal pobiera prąd o natężeniu mniejszym od 20 mA przy zasilaniu 12 V oraz mniej niż 2 mA w trybie obniżonego poboru (low power mode).

Użytkowanie

Terminal CT63 E jest przystosowany wyłącznie do pracy w pomieszczeniach zamkniętych. Obudowa nie jest wodoszczelna, nie chroni też elektroniki przed innymi czynnikami atmosferycznymi i środowiskowymi (zapyleniem, zadymieniem itp.). Zalecane jest stosowanie wszelkich połączeń o długości nie przekraczającej 3 metrów. W urządzeniu dostarczającym napięcia zasilającego powinien być zastosowany szybki bezpiecznik 1,25 A chroniący linię zasilającą.

Przykładowe zastosowania terminala CT63 E to zdalny monitoring, aplikacje Smart Metering (inteligentne systemy pomiarowe wykorzystywane np. w nowoczesnych licznikach energii, umożliwiających np. zdalny odczyt zużycia energii), automaty sprzedające z komunikatami głosowymi, urządzenia medyczne itp. Terminale mogą być przydatne wszędzie tam, gdzie konieczne są dane dostarczane do systemów nadrzędnych praktycznie w czasie rzeczywistym bądź z minimalnymi opóźnieniami. Przykładem może być choćby sterowanie i diagnostyka urządzeń. CT63 E jest elementem rozwiązań M2M (machine to machine) o niemal nieograniczonym zasięgu. Białe plamy pokrycia danego obszaru sygnałem GSM z roku na rok są coraz mniejsze.

Jarosław Doliński, EP