Интернет через модуль gsm

Обновлено: 25.01.2025

Американская фирма Enfora специализируется на разработке и изготовлении модулей, модемов и готовых изделий для систем беспроводной связи. Фирма Enfora известна российским разработчикам по ряду публикаций [1—4].

Продукты Enfora выпускаются как в виде модулей GSM0107/0108, так и в виде терминалов GSM1209/ 1218. Подробные технические сведения о GSM/GPRS-продукции Enfora представлены в документах [5—7], которые свободно доступны на сайте [8]. Дополнительную информацию на русском языке можно найти на сайте [9].

Идеология модулей Enabler построена на том, что основные случаи пользовательских приложений уже зашиты в базовое программное обеспечение и реализуются с помощью АТ-команд. Таким образом, в модулях Enabler пользователю предоставляется возможность сопряжения с традиционными схемами счетчиков, охранных систем и тому подобной аппаратуры. Фирма Enfora предлагает разработчикам не тратить время на написание собственных уникальных приложений, а вместо этого воспользоваться готовыми стандартными программными блоками, включенными в базовую прошивку.

Семейство продуктов Enabler представляет собой целостную платформу с большим набором разнообразных функций, упрощающих разработку и интеграцию сложных встраиваемых M2M-приложений.

Модули Enfora Enabler позволяют обойтись базовыми настройками для реализации многих стандартных задач, которые при использовании продукции других фирм требуют разработки сложного ПО и аппа ратного обеспечения. Кроме того, модули Enabler имеют мощный IP-ориентированный программный блок, интегрированный в базовое программное обес печение.

Передача данных в режиме GSM

При передаче данных в режиме GSM наименьшее время соединения достигается при использовании обоими GSM-терминалами протокола V. 110 и прозрачного асинхронного режима передачи. В этом случае время, необходимое для установления соединения, может быть уменьшено до 2 секунд [10].

Актуальной для новых пользователей является задача замены проводных телефонных модемов, например Acorp-EMSF, на современные GSM/GPRS-модемы.

В стандартных телеметрических задачах устройства, доступ к которым необходимо получить, имею т интерфейс RS-232. При этом часто для работы используются только линии данных RXD и TXD, а также протоколы обмена Modbus, Bitbus и им подобные. В простейшем случае используется режим асинхронной передачи, 8 бит, без четности, на скорости 9600 бит/с.

В модулях ENFORA поддерживается прозрачный режим. Для этих целей используется команда [11]:

AT+CBST = A, B, C,

где A, B, C — параметры, задаваемые пользователем и определяющие: A — скорость передачи, B — имя, C — выбор режима (прозрачный, непрозрачный или оба режима с предпочтением одному из двух).

AT+CBST=71,0,0

означает прозрачный режим передачи данных на скорости 9600 бит/с (V110), без определения имени.

Рис 1. Внешний терминал ENFORA GSM1218

Подробно данная команда рассмотрена в [11]. (Все документы, без ограничений, доступны на сайте [8].)

Наименьшее время инициализации достигается при использовании на обоих GSM-терминалах протокола V110 в прозрачном режиме.

Следует учитывать, что при работе в прозрачном режиме снижается помехозащищенность передачи данных. Кроме того, ужесточаются требования по минимально допустимому уровню сигнала (около –60 дБм) [10].

Для передачи данных между двумя терминалами «точка-точка» в режиме GSM необходимо получить у оператора сотовой связи дополнительный номер для приема/передачи данных MSISDN.

Для того чтобы перевести модем в командный режим и работать с АТ-командами, необходимо выполнить команду +++.

После отработки этой команды модем переходит в режим offline, в котором становится доступным АТ-интерфейс.

Для конфигурирования пользовательских I/O применяется прикладная программа Enfora Event Tools. Никакого дополнительного оборудования для этого не требуется.

Работа с программой осуществляется в диалоговом режиме.

Под термином «события» понимаются состояния вводов/выводов, режим питания, связи и т. д. Для того чтобы представить себе потенциальные возможности, предоставляемые пользователям для перепрограммирования вводов/выводов, целесообразно привести варианты возможных значений входящих и исходящих событий.

Программа Enfora Event Tools позволяет сконфигурировать COM-порт (номер порта, скорость обмена, скорость передачи, четность, управление).

Все события могут быть дополнительно разбиты по отдельным группам, которые будут обрабатываться поочередно.

Кроме описанных единичных событий можно задать и множественные последовательные события. Например, «Состояние вводов/выводов» и «Сетевые IP-события».

Передача данных в режиме GPRS

Большинство продуктов других произ водителей позволяют работать с ус трой ством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс, пользуясь лишь «внешним» IP-адресом, и только после того, как установлено внешнее GPRS-соединение с оператором. Таким образом, при потере соединения с GPRS-сетью или при изменении внешнего IP-адреса теряется связь с беспроводным устройством по IP через «внутренний» последовательный интерфейс.

Модули и терминалы Enfora могут работать в автоматическом и ручном режимах установления соединения с сетью GSM/GPRS.

Команда at$areg=1 обеспечивает автоматическую регистрацию в сети GSM.

Автоматическая GPRS регистрация зада ется командой: at%cgaatt=0,1.

Переключение в ручной режим задаетс я командой: at$areg=0.

Из специальных команд Enfora следует отметить команду $HOSTIF, определяющую тип подключения через последовательный порт, а также команды %CGPPP и %CGPCO, с помощью которых задаются необходимые параметры PPP-идентификации.

Просмотреть текущий IP-адрес и адрес DNS-сервера можно с помощью команды AT$NETIP. Следует учитывать, что устройство имеет динамический IP-адрес только в том случае, если активирован режим GPRS и установлена PPP-сессия с оператором.

Терминалы и модули ENFORA позволяют сконфигурировать несколько вариантов соединения с модемом через последовательный порт.

Например, может быть выбрана схема соединения с поддержкой стандартного PPP-протокола (Point To Point Protocol). Этот вариант широко используется, когда необходимо организовать передачу данных в асинхронном режиме. При этом для подключения к GPRS может быть использован стандартный интерфейс (Windows PPP interface).

Если устройство, подключенное к модему, не имеет TCP/IP-стека и не поддерживает протокол PPP, терминалы и модули ENFORA могут использоваться для подключения устройства к IP-сети в режиме, называемом «Сборка/разборка пакетов» (Packet Assembler / Disassembler — PAD). Подробно этот режим описан в [15].

Функция PAD позволяет конвертировать, упаковывать и передавать данные со стандартного последовательного интерфейса без специального протокола, необходимого внешнему устройству. Сопряжение с устройствами, не поддерживающими TCP/IP, реализуется с помощью команды AT$HOSTIF=<type>.

В режиме PAD терминал Enfora может быть сконфигурирован либо как клиент (active), либо как сервер (passive). В активном режиме предусмотрена возможность установления TCP-соединения по известному IP-адресу посредством команды ATDT<IP address>/<port>. В пассивном режиме терминал может ожидать внешнее TCP-соединение на заданном порту (см. описания команд AT$ACTIVE, AT$PADSRC).

Работа модулей в режиме GPRS подробно описана в документах [11, 15–18].

Ниже приведен пример настройки терминалов Enfora при отсылке информации в режиме GPRS на центральный сервер.

Настройка терминала GSM1208/1218 в режиме passive/server с отсылкой уведомлений (wakeup-пакетов) на центральный сервер

В данном примере рассматривается вариант использования модема в режиме TCP PAD passive/server (модем ожидает соединения с центрального сервера, после установления TCP-соединения модем принимает/передает данные).

Для построения стенда требуется следующее оборудование и ПО (рис. 2):

Рис 2. Стенд для тестирования режима TCP PAD passive/server

Последовательность действий по настройке стенда:

Если на центральном сервере установлена операционная система Microsoft Windows XP, требуется временно отключить брандмауэр (снять настройку «Защитить мое подключение к Интернету») в свойствах соединения с Интернетом (рис. 3).

Рис. 3. В свойствах соединения с Интернетом нужно временно отключить защиту

Далее необходимо подключиться к Интернету, как обычно.
После успешного подключения, используя стандартную утилиту ipconfig, необходимо выяснить, какой ip-адрес в данный момент выдан центральному серверу. На центральном сервере в меню Windows, в строке запуска программ по имени Start ? Run, набираем «cmd.exe /K ipconfig /all» (рис. 4).

Рис. 4. Необходимо определить, какой ip-адрес в настоящий момент присвоен центральному серверу

Выбираем UDP-порт, на котором центральный сервер будет ожидать wakeup-пакеты от модема Enfora. Допустим, выбран порт 5452.
На центральном сервере запускаем утилиту netcat. В меню Windows, в Start ? Run, набираем «cmd.exe /K c:tmpnetcat — l — u — o c:tmptrafdump.txt — p 5452 — vv»
На ПК, к которому подключен GPRS-модем Enfora, воспользовавшись терминальным ПО (например, HyperTerminal), производим предварительную настройку модема (табл. 1).

Переводим модем в режим установки GPRS/PPP-соединения (рис. 5).

Рис. 5. Настройка модема в режиме passive/server, инициирование GPRS/PPP соединения

После того как модем успешно соединился с сетью оператора (т. е. после установления PPP-соединения), на центральном сервере видим отправленные модемом уведомления (wakeup-пакеты), содер жимое которых позволяет определить присвоенный модему в сети GPRS-динамический ip-адрес, а также видеть индентификатор модема-отправителя (рис. 6).

Рис. 6. Модем отсылает уведомления после того, как установит GPRS/PPP-соединение, центральному серверу доступна актуальная информация об ip-адресе и индентификаторе модема

Проверяем, доступен ли модем с центрального сервера. На центральном сервере в меню Windows, в Start ? Run, набираем «cmd.exe /K telnet 213.87.8.11 5000», где 213.87.81.7 — ip-адрес GPRS-модема (см. п. 7.2, рис. 6). После успешного установления TCP-соединения с сервера к модему, набираем: test test test<enter>

Рис. 7. Проверка установления TCP-соединения с модемом с центрального сервера через сеть Интернет

Видим, что модем успешно работает в режиме TCP PAD (рис. 8).

Рис. 8. Набранная в telnet-сессии строка отображается в окне HyperTerminal’а — модем получил данные по TCP/IP, отбросил заголовки IP, затем передал данные хосту (через COM-порт)

В настоящей статье я хочу поделиться своим опытом работы с модемом SIM900. Тут я не буду приводить выдержки из даташита с характеристиками модуля, объяснять схемы подключения и подробно останавливаться на описании всех команд управления модемом. Статьи на эти темы легко гуглятся по запросу «SIM900». Написаны они исчерпывающе, поэтому не хочется повторяться. Я лишь расскажу о возможностях модуля, которые я испробовал, и о проблемах, с которыми при этом столкнулся.

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 первый из них .

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 вот тут . Там же приведён код для управления модемом в различных режимах.

Arduino SIM900 GSM/GPRS shield

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.

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.

Передача данных по GPRS с помощью SIM900

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.

Вывод из всего вышесказанного: использовать программный USART при общении с SIM900 НЕЛЬЗЯ , особенно когда речь идёт о большом количестве передаваемых данных.

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.

Некорректный GET-запрос на сервер

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:

Зависание SIM900

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.

Заключение

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.

Простыми словами устройство сравнимо с радиоприёмником, в который встроена сим-карта, способная принимать и отправлять сигналы.

GSM модули отличаются низкой стоимостью, встраиваются в контрольные и охранные системы, управляются на расстоянии с простого смартфона. Чаще всего, располагаются на вертикальной поверхности.

Владелец GSM системы удалённо регулирует охранные, климатические осветительные, поливочные системы. Может перезагружать модемы/роутеры/серверы.

На рынке представлены сотни видом модулей, которые различаются по типу решаемых задач.

Принцип работы любого модуля

оповещают о форс-мажорной ситуации;
приводят в действие подключённые устройства;
передают информацию синхронно/асинхронно и в пакетной форме по SMS, в графическом формате и речевым способом.

В результате, оборудование работает в заданных пользователем условиях, автоматизирует процессы, экономит владельцам время и деньги.

Типы GSM-модулей на основе их применения

Блок контроля отопительного котла

Климатические — замеряют датчиками температуру воздуха помещений, пола, улиц, включая подвалы и цоколи Подключаются к котлам, работающим на любом типе топлива.
Контрольно-пропускные — имеют базу данных для номеров мобильных устройств от нескольких десятков до 10 тыс+. Реагируют на звонок, пропускают пользователя с правом доступа на территорию.
Охранные — посредством подключённых датчиков отслеживают периметр, срабатывают на нарушение границ, попытку взлома, задымление.
Многофункциональные выстраиваются на базе кросс платформ, из которых самая доступная для непрофессионалов — Arduino.

Кроме перечисленных типов, GSM-модули применяются для автоматизации более узких задач — работы бензогенераторов, фотоловушек, медицинского мониторинга пациентов и в других областях.

GSM-модули управления климатом

Климатические GSM-модули автоматически поддерживают температуру в доме, гараже, теплице, сауне, взаимодействуя с отопительным котлом — повышают или понижают температуру.

Модуль GSM Климат-контроль

через интернет-сеть;
с телефона;
с помощью приложений.

Оповещают об аварийных ситуациях.
Формируют и предоставляют владельцу отчёты — в плановом режиме или по запросу.
Помогают экономить затраты на топливо — до 30-35%.

Гарантийный срок зависит от производителя, составляет 12-24 месяца. За содержание устройств не нужно платить — затраты владельца автоматического оборудования ограничиваются платой за сотовую связь.

Подробнее на проблематике управления газовым котлом с телефона мы писали ранее .

Рейтинг GSM-модулей управления климатом

На рынке множество устройств, которые управляют климатом посредством GSM-сигнала. Мы проанализировали отзывы от таких устройствах и составили рейтинг из трех самых популярных моделей.

3 место: КСИТАЛ GSM-4T

GSM-4T производится фирмой Кситал. К устройству на 4 входа подключаются термопередатчики в количестве 5 проводных и 25 радио.

Кроме контроля и регуляции климатических процессов, модуль регистрирует неисправности и оповещает владельца через СМС. Дистанционно мониторит подключение системы к сети с помощью опции антиглушителя.

Может управляться через мобильное приложение iKsytal. Легко программируется с телефона. Комплектуется набором ключей Touch Memory

2 место: ZONT H1 GSM-Climate

Модель ZONT H1 GSM-Climate от российской компании Микро Лайн работает с одной сим-картой, передаёт данные по GPRS-каналу. Шлейф для подключения — 100 метров. Число проводных и беспроводных передатчиков — 10 штук.

ZONT H1 GSM Климат-контроль

габариты, см — 7,7х8,6х3,3;
масса, кг — 0,2;
температурный режим от -30 до +55 о С
питается от 10-28 В;
вход/выход — 1/1.

Кроме ввода индивидуальных настроек, владелец модуля может использовать готовые режимы Комфорт/Эконом/Антизаморозка, подключать радио-датчики, контролирующие утечку газа, потерю воды, задымление

1 место: Телеметрика Т3

Гарантия на Телеметрику Т3 производства КНР 24 месяца. Устройство соответствует стандартам Евразийской декларации и требованиям таможенного союза на предмет электромагнитной совместимости с бытовыми отопительными приборами. Имеет 8 проводных и беспроводных датчиков и блок бесперебойного питания на 12 часов.

В устройство встроена мини сим-карта, подача данных осуществляется на 5 номеров. Канал обмена информацией — GSM.

размеры, см — 16,8х12х36;
вес 1 кг;
рабочая температура от -10 до +55 о С;
питание12В, 1А — от внешнего БП;
диапазон замеряемой температуры от -55 до +125 о С.

Устройство адаптировано к некоторым моделям котлов фирмы OpenTherm. Обновления прошивки скачиваются и устанавливаются онлайн. Управлять Телеметрикой можно через приложения IOS и Android.

GSM-модули управления Контролем доступа

Задача GSM модуля для управления контроля — дистанционно регулировать вход/выход людей и транспортных средств на территорию.

Идентифицирует объекты.
Соотносит доступ по времени.
Ведёт БД посетителей.

Видеонаблюдения.
Охранной сигнализацией.
Пожарной сигнализацией.

Датчики устанавливаются на двери, окна, ворота, шлагбаумы.

ТОП-3 лучших GSM-модулей управления контроля доступа

3 место: ELANG PowerControl v2.0S

Модель GSM предназначена для управления доступом ограниченного числа пользователей. Объем БД зависит от ёмкости SIM-карты, максимальное количество номеров 250.

диапазон рабочей температуры от -30 до +50 о С;
масса, кг — 0,2;
габариты, см — 9,5 x 8,0 x 8,0;
питание — 190-250 В;
антенна — SMA-разъём.

Устройство настраивается на промежуток срабатывания от 1 до 120 сек.

2 место: GSM/GPRS(WEB) модуль управления шлагбаумом и воротами RTU5025

GSM RTU5025 работает на мини-симкарте. Настраивается через приложения для Android и iOS, звонок и СМС.

GSM/GPRS(WEB) модуль управления шлагбаумом и воротами RTU5025

вес устройства, кг — 0,260;
температурный режим от -20 до +60 о С;
размеры, см — 13,0х7,4х2,7;
опция тревожного срабатывания.

Функционирует до 20 часов на БП. Обслуживает базу из 999 номеров.

1 место: DoorHan GSM-3.0 GSM модуль

Модуль DoorHan GSM-3.0 принимает мобильные сигналы, преобразуя в команду для шлагбаума/ворот. Работает с картой nano-SIM.

DoorHan GSM-3.0 GSM Управление воротами

габариты, см — 6,3х9,0х2,5;
число номеров БД — 3,5 тыс;
рабочая температура от -40 до +55оС;
питание от 12/24 С при мощности 2 Вт.

Связывается с пользователем только через канал 2G. После приёма звонка, соединение с абонентом не осуществляется, поэтому, расходов по связи нет.

GSM-сигнализации

GSM-модули охранной сигнализации относятся к защите пассивного типа, бывают проводные и беспроводные. Регистрируют события, связанные с угрозой имуществу или безопасности людей.

Комплект GSM-сигнализации

Делятся на типы — автономный и пультовый. В первом случае о форс-мажоре оповещается пользователь с помощью смс/дозвона. Во втором — централизованный пульт наблюдения.

Оповещатели — звуковые/световые/голосовые/комбинированные.
Извещатели — на движение/разбитие стекла/магнитоконтактные/утечку/задымление.

Работа строится на функциях аудио прослушивания, видеотрансляции, оборудование оснащается защитой от помех, но такая функция интегрируется редко.

GSM-охрана приобретает популярность за счёт доступной стоимости, дешёвого содержания, лёгкой настройки.

ТОП-3 GSM-сигнализаций

3 место: ATIS ATIS Kit-GSM100

GSM-модуль ATIS Kit-GSM100 поддерживает 2 проводных и 99 беспроводных зон. Комплект включает беспроводных 8 пультов для управления. Система может дополняться другими дистанционными устройствами. Пользователь управляет настройками зон в независимом друг от друга режиме — 24 часа/мгновенно/с задержкой/обход, присваивает зонам имена.

Сигнализация охраны ATIS ATIS Kit-GSM100

встроенные часы с LCD-дисплеем;
голосовое управление;
опция прослушивания;
встроенный БП 4,2 В;
3 группы постановки/снятия с охраны согласно расписания

2 место:Охранная сигнализация ALFA G50 со встроенным GSM модулем

Охранная сигнализация ALFA G50 со встроенным GSM

температурный режим от -20 до +55 о С;
вес устройства, кг — 0,265;
габариты, см —18,7х13х2,7;
детектор движения — 1;
датчик открывая/закрывания дверей и окон — 1;
бесперебойное питание — 4-10 часов;
адаптер — 12 В;
мощность — 0,6 Вт.

Гарантия устройства составляет 12 месяцев. Управляется модуль через GSM и телефонное PSTN подключение.

Модуль Shield Touch 2 оповещает о тревоге сиреной, мощностью 80 дБ. Имеет опцию прослушивания, покрывает 99 беспроводных и 20 проводных зон. Связывается с мобильным устройством звонком и смс на 8 номеров.

Сигнализация GSM Shield Touch 2

рабочая температура от -10 до +40 о С;
встроенный адаптер;
блок бесперебойного питания до 6 часов;
детектор на движение — 1;
открывание/закрывание дверей с окнами — 1;
пульт беспроводного управления дальностью 100 метров — 2.

Каналы управления — Wi-Fi, GSM, телефон. Устройство адаптировано к поддержке умных розеток — до 20 штук. Координирует электроприборы удалённо — включает и выключает в автоматическом режиме согласно расписанию.

GSM-модули для автомобилей

состоянии ТС;
снятии с охраны;
исправности двигателя;
местоположении автомобиля;
времени;
температуре в салоне.

Популярные модели — СтарЛайн, ТК102В, DYTECH GTO2, XEXUN TK-102, Bilarm GPS/GSM universal, ZONT ZTC-110.

GSM-модули мультифункциональные для Arduino

Arduino — бесплатная программная платформа с возможностью компилировать собственные коды для создания роботов и систем автоматизаций. Представляет собой комплект печатных плат, память и процессор. Подключение автоматизированных объектов производится проводным/беспроводным способом.

GSM-модули мультифункциональные для Arduino

Успех Arduino обусловлен простотой — пользователь, будучи непрофессионалом в программировании, может подключить к контактам платформы любые электроприборы, а затем удалённо управлять объектами по заданному алгоритму. Очевидно, что вариативность возможных автосистем практически бесконечна. Arduino взаимодействует с модулями GSM и GPRS посредством сотовой связи.

ТОП-3 самых популярных GSM-модулей для Arduino

3 место: GSM модуль NEOWAY M590

Модель фирмы NeoWay с приёмопередатчиком M590E востребована, главным образом, в любительских системах. Хотя, до недавнего времени выпускалась для нужд финансовых учреждений. На базе модуля разработаны схемы регистраторов автосигнализаций, охранных устройств, генераторов.

питание — 3,7-4,5 В;
потребление электричества — 0,2-2 А, значение зависит от ёмкости БП и режима работы оборудования.

Управляется NEOWAY M590 командами АТ через компьютер или планшет, Arduino-платформу или микроконтроллер.

2 место: Шильд GSM/GPRS SIM900 для Arduino

GSM/GPRS на чипе SIM900 полностью поддерживает GSM и GPRS связь. К микроконтроллеру подсоединяется через UART-интерфейс. По pin 0,1 подключается к системе Serial, по pin 7,8 к SoftwareSerial.

Для питания можно выбрать внешний блок или 5 В от Arduino. В последнем случае мощности для сложных комбинаций не хватит.

выносная антенна в комплекте;
блок питания, рассчитанный на 2 А;
преобразователь DC-DC для понижения напряжения до 4 В;
выключатель от питания.

Модель SIM900 взаимодействует с контроллером командами AT. Сетевое соединение отображает Net light индикатор. В модуле есть разъёмы для связи после вызова — для микрофона и динамика.

1 место: Arduino MKR GSM 1400 с Global GSM

Модель Ардуин на микроконтроллере MKR GSM 1400 с двумя типами памяти — FLASH на 256 Кб и SRAM на 32 Кб разработана для мастеров, которые хотят свои проекты Интернета вещей снабдить GSM-связью, но имеют слабую компетенцию работы в сети и нуждаются в простых интуитивных решениях.

Питание платы осуществляется батареей Li-Po или через внешний источник мощностью 5 В, может подаваться через USB разъем.

цифровые/аналоговые входы — 20/7;
цифровые выходы — 20 и 12 с шим;
максимальный ток — 7 мА.

Тактовая и несущая частота модуля 32.768 кГц/48 МГц и 433/868/915 МГц соответственно. Габариты всего 6,8х2,5 см при весе 32 г.

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.

GSM GPRS в Arduino

Модули GSM GPRS

Описание модуля SIM900

Технические характеристики:

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

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.

Где купить GSM модули для ардуино

Традиционно, прежде чем начать, несколько советов и полезных ссылок на продавцов Aliexpress.

Подключение GSM GPRS шилда к Arduino

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:

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

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:

Если сим-карта заблокирована, нужно ввести ее пин-код. Если пин-код не требуется, это поле нужно оставить пустым.

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.

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.

Сначала нужно установить библиотеку SoftwareSerial, которая позволяет обеспечивать последовательную передачу информации и связать GSM-модуль и микроконтроллер Ардуино.

AT+SAPBR=1,1 – открытие Carrier.

Следующие три команды связаны с установкой настроек подключения к сети.

AT+SAPBR=1,1 – установка соединения.

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.

Для организации дистанционного управления любой автоматикой с телефона, работающего в режиме GSM, часто используется ДЖСМ-модуль. С помощью этого устройства можно открывать ворота в гараже, удаленно управлять системой полива и т.д. Так как соединение для разговора во время работы с модулем не устанавливается, то не нужно беспокоиться об оплате услуг связи.

Существует несколько критериев выбора модуля

Принцип работы

Устройство представляет собой приемник радиоволн, в который установлена сим-карта любого оператора сотовой связи. Получаемую информацию ДЖСМ-модуль обрабатывает с помощью специального контроллера. Кроме этого, в девайсе есть база телефонных номеров пользователей, имеющих право входить на закрытую территорию. В момент звонка контроллер сравнивает входящий номер с записанной информацией, и если абонент находится в списке, отдает команду на приведение в действие привода.

В противном случае GSM-модуль сбросит звонок, не выполняя при этом никаких действий. Некоторые модели позволяют отключить процесс идентификации пользователя, и контроллер активирует исполнительный механизм при любом звонке. В зависимости от девайса блок управления может быть настроен с помощью веб-интерфейса, ПК, подключенного через интерфейс USB, смс-команд и т.д.

В этом видео вы узнаете, как выбрать GSM модуль:

Преимущества и недостатки

Главным минусом систем, основанных на GSM-module, является то, что исполнительный привод не будет активирован при разряженном аккумуляторе телефона. Впрочем, аналогичный недостаток присущ всем системам дистанционного управления. Преимуществ у GSM-систем значительно больше:

Не нужно приобретать специальные пульты ДУ.
Модуль можно активировать с любого места, где есть сотовая связь.
Есть возможность тонкой настройки системы управления.
Сравнительно невысокая стоимость.
Модуль можно установить на автоматические системы любого производителя.
Простота в использовании и обслуживании.
Беспроводные системы управления позволяют не менять дизайн помещения во время установки.
Монтаж устройства может выполнить любой человек, внимательно изучивший инструкцию.

Особенности выбора и область применения

Беспроводные технологии постоянно совершенствуются и становятся все более доступными для широкого круга потребителей. Чтобы устройство нормально функционировало, необходимо продумать место его установки. Выбор конкретной модели будет сложно сделать, если не разбираться в особенностях работы системы.

Одним из важнейших моментов является тип объекта. Именно от этого зависят технические характеристики, по которым и предстоит выбирать девайс. Если это квартира, то устройство должно обеспечить надежную защиту от проникновения посторонних лиц. В такой ситуации стоит отдать предпочтение GSM-системе с датчиком движения.

Не менее важным параметром является и диапазон рабочих температур. Не все импортные модели смогут нормально функционировать в условиях зимней погоды. Современные отечественные модули практически не уступают западным аналогам и становятся все более популярными среди пользователей.

Сначала эти устройства активно применялись в системах сигнализации и видеокамерах. Однако сегодня сфера их использования значительно расширилась. Модули GSM можно устанавливать на различное оборудование, оснащенное электрическим приводом. В качестве примера можно привести:

Сигнализации автомобилей.
Отопительные электрокотлы.
Всевозможные охранные системы.
Двери офисных помещений с электрическими замками.
Автоматические системы управления воротами и шлагбаумами.

Довольно часто они используются на въездах в крупные жилые комплексы или коттеджные поселки. Если сравнивать модули GSM с другими типами охранных сигнализаций, то можно легко заметить существенную экономию, так как достаточно приобрести только автоматический шлагбаум и GMS-систему, управление которой будет осуществляться с телефона.