1. 产品简介

   HN405是一款高性价比的4G CAT1路由器&DTU，为用户提供快速稳定的联网传输解决方案。其方案硬件采用全工业级IC设计，RTOS基于国产操作系统RT-Thread实现，通过有线LAN口连接，进行4G接入；同时提供一个RS232接口，对用户开放基于MicroPython的二次开发功能。DTU功能就是基于MicroPython实现的，对用户开源，用户可以是随意修改，增加功能。

   HN405是一个高性价比的真工业级4G路由器，不仅仅所有元器件都是工业级，而且电路设计、电路保护措施都完全符合工业级规范。和市面上常见的采用消费类的路由器专用芯片来设计的4G路由器有很大不同。它非常适用于要求在7x24小时不间断供电工作的环境。

   HN405支持35mm导轨安装，具有高性价比、体积小巧、功能强大、联网快等优势，主要为智能电网、个人医疗、智能自助终端、环境监控、充电桩、工业自动化等领域提供稳定可靠的互联网接入能力。

1.1 产品特点

u 支持一个有线LAN口，10/100Mbps自适应；

u 抽屉式SIM卡插座，支持公网卡、APN专网卡等；

u 支持LED显示基本工作状态；

u 内置WEB服务器，支持通过浏览器配置参数及查看工作状态；

u 支持通过WEB更新固件；

u 支持4G功能的打开或关闭；

u 支持4G路由器功能的打开或关闭；

u 支持MicroPython的二次开发功能，开源透传串口服务器、DTU等程序；

u 支持NTP从服务器获取时间；

u 支持一键恢复出厂配置功能；

u 远程局域网功能(正在开发中);

u 外部硬件看门狗设计，保证系统的稳定性。

1.2 产品外观

图 1.1 产品外观正面

图 1.2 产品外观背面

   4G CAT1路由器&DTU HN405的产品外观如图 1.1和图 1.1所示。产品外观正面的贴膜完美演示了接口端子引脚的对应，为现场工程人员接线连接提供指导；产品外观背面有2个耳朵，为螺丝固定安装提供定位，同时用户可选配2个35mm导轨安装的DIN卡扣，为工业现场的安装提供方便。下面简要介绍一下接口。

电源接口采用5.08间距的3Pin端子，一个PE，用于连接大地；一个GND和VCC，用于连接24V的开关电源。

复位按键，为了避免误触碰，该按键并未引出到外壳外，需要用针伸入才能按住。用于恢复一些配置。长按按键5秒以上，则恢复网络相关配置、网页配置登录用户名密码以及设备运行信息。其它数据，如Python脚本文件都不会被删除。

RJ45接口提供1路，工业级设计，内部带2级8KV ESD保护。

SIM卡插座，采用抽屉式插座，保障接触牢固安全。

4G天线，提供母口是SMA天线接口，可以外置吸盘天线或者直接SMA公头的天线。

1路隔离RS232接口，提供DB9接口，内置ESD 8KV保护。该接口主要提供给用户二次开发，如实现DTU或串口服务器功能。

若干LED指示灯，用于指示设备运行的一些信息。下面简要描述下每个LED的功能：

l 电源指示灯：上电后常亮。

l 运行指示灯：快闪闪烁3次表示设备重启，启动后每秒闪烁一次。

l 联网指示灯：4G Cat1 Modem Air724UG拨号成功，点亮；反之熄灭。

l COM指示灯：当RS232接口有数据收发时闪烁一次。

l ACT指示灯：当使能了移动网络时，移动网络有数据交换时，闪烁。

l 4G指示灯：当使能了移动网络时，成功接入到4G网络时，点亮；反之，熄灭。

1.3 规格参数

    HN405的规格参数如表 1.1和表 1.2所示。

表 1.1 基本参数

表 1.2 4G CAT1频段信息

注意：HN405支持中国移动、中国联通及中国电信的4G网络，不向下支持3G和2G网络。

2. 产品操作测试

2.1 产品框图

   本公司的4G CAT1路由器&DTU HN405的产品设计框图如图 2.1所示。本产品基于480M主频的Cortex-M7处理器STM32H7系列设计，国产操作系统RT-Thread为灵魂，加上高效的路由算法设计而成。图中，左边黄色框部分为产品的硬件模块；右边红色框部分表示的是基本软件功能模块。

图 2.1 HN405产品设计框图

2.2 快速测试

图 2.2 测试环境示意图

测试环境示意图如图 2.2所示。

测试条件：PC机一台、HN405路由器一台(含天线)、网线一根、DC12V 2A电源一个、4G SIM卡一张。

测试步骤：

l 将SIM卡插入路由器的卡槽内，注意：方向是芯片面朝上，SIM卡不支持热插拔，务必断电操作；

l 将4G天线 接在路由器的4G天线接口上；

l 将PC机网口通过网线连接到4G路由器的RJ45接口上；

l 配置PC机网卡，选择自动获取IP地址，如图 2.3所示；

l 使用配送的12V DC电源，给路由器供电；

l 此时，可以打开PC机的浏览器，输入192.168.1.1，然后按照提示输入用户名和密码(默认都是admin), 进入图 2.4的路由器运行状态界面。查看移动网络状态，当看到网络连接状态为已连接，同时看到了移动网络的IP地址后，表示4G Modem Air724UG已经联网成功，可以上网了。

l 使用测速工具测速结果(本测试使用移动4G物联网卡，根据当地网络不同，速度可能有差别，理论最高值应当满足表 1.2的描述)，测速效果如图 2.5所示。

l 此外，还可以采用浏览器浏览网页等，进一步测速联网效果。

图 2.3 PC机IP地址配置

图 2.4 4G路由器运行状态

图 2.5 4G路由器测速效果

3. 基本参数配置

本路由器的所有配置均可通过网页的形式，用户通过浏览器登录路由器，即可对路由器进行配置。这里既支持用户通过普通PC电脑进行配置，也支持通过平板电脑、智能手机登录网页进行配置。路由器支持NetBIOS协议，如果用户使用的是PC电脑，在不知道路由器IP地址的情况下可以通过主机名登录访问。配置前，需要将路由器的以太网接口和PC机直接连接或者两者连接到同一个交换机(或宽带路由器的LAN口)。本章将详细介绍路由器中断网页，并对一些配置选项进行基本的讲解。使用本路由器的工程技术人员，请详细阅读本手册，严格按照本手册的说明进行操作。

3.1 设备默认配置

本节只描述以太网接口的默认配置，其它配置用户可以通过浏览器登录路由器中的WEB服务器，可以查看当前配置。

本路由器提供1路以太网接口，以太网接口默认配置如下：

以太网口默认配置：

IP地址:    192.168.1.1

子网掩码： 255.255.255.0

默认网关： 0.0.0.0

用户名：     admin

密码：   admin

设备网络名字默认为huaning。设备网络名字不区分字母大小写，最大16个字符。在Windows PC上，用户可以通过设备网络名字访问路由器里的WEB页面，进而对路由器进行配置。后文将详细描述各个配置网页页面。

3.2 网页配置详述

3.2.1 配置界面登陆

初次给设备上电后，插上网线，将本路由器以太网接口与电脑直接连接。电脑IP地址如果是静态IP则电脑必须和以太网接口处于同一个网段；建议电脑IP采用DHCP方式获取。满足这个条件后，打开浏览器，输入192.168.1.1或者huaning，进入配置界面登陆窗口，如图 3.1所示。初始用户名和密码都是admin，注意区分大小写。输入用户名和密码即可进入配置界面。

图 3.1 用户登陆界面

3.2.2 运行状态

登陆配置界面后，进入设备运行状态界面，如图 3.2与图 3.3所示。该界面显示了设备

图 3.2 设备工作状态界面1

图 3.3 设备工作状态界面2

当前的工作状态，该界面每隔5秒钟自动刷新1次。下面逐个介绍：

版本信息：用于显示当前的硬件版本和软件版本。如果用户进行了固件升级，这里可以查看最新的软件版本。

以太网接口状态：以太网接口对外提供1路RJ45接口，它是本地设备配置的核心接口。本产品的所有配置、包括DTU Python脚本的下载都是通过以太网接口进行的。设备出厂时，本公司会为以太网接口配置一个唯一的MAC地址。但是允许用户克隆或者恢复该MAC地址以便满足自己的应用。

移动网络状态：这里显示移动网络，即4G网络的配置和运行状态信息。SIM卡信息、网络连接信息都会显示在本页面。通过本页面，用户可以诊断4G网络，调试SIM卡状态、4G网络的连通情况等。

域名服务器状态：这里显示设备网络名称和域名服务器的配置。4G路由器的域名服务器支持向下迭代功能，该域名可以通过DHCP方式分配给连接的以太网设备。本路由器的内部应用，无论用户选择以太网方式连接服务器或者移动网络连接服务器，都采用这里配置的域名服务器解析域名。

应用配置状态：这里显示当前的应用配置状态，包括时间相关配置、NTP服务器配置。

路由器工作状态：当使能4G路由器功能时，这里将显示4G路由器的一些信息。

运行时间和系统时间提示：设备固件中运行了一个定时器。它标志从设备启动到现在经过的时间，显示格式为：xx天xx(时)：xx(分)：xx(秒)。每当设备重启后，该参数就会被清零。系统时间显示了路由器的当前本地时间，显示格式为：xxxx年xx月xx日 xx(时)：xx(分)：xx(秒) 星期x。

3.2.3 网络配置

点击左边配置界面的超链接网络配置，右边打开网络配置界面。每次打开该界面时，界面显示的是当前配置。

网络配置主要指以太网接口及4G接口的相关配置，如图 3.4所示，它包括3个界面，一个负责IP地址相关配置，一个用于重新配置网卡的MAC地址，最后一个用于移动网络(4G网络)配置。

IP地址相关配置，当选择DHCP方式获取IP地址时，这里配置的IP地址将无效。当4G路由器功能使能时，路由器本身可以运行DHCP服务器功能，因此，路由器本身的以太网接口IP地址建议使用静态IP。

当路由器功能关闭时，本路由器就是一个普通的网络设备，它的以太网接口可以使用DHCP方式获取IP地址。当它需要访问互联网时，在一些网络中，网络管理员只允许一些特定的MAC地址连接互联网，而不允许本公司出厂的MAC地址连接互联网。于是，重新修改MAC地址的功能就用上了。这里可以为以太网接口配置一个允许连接互联网的MAC地址，进而可以连接互联网的服务器。当然，一般情况下，不需要重新配置以太网接口的MAC地址。无论如何配置MAC地址，路由器出厂时本公司配置的唯一MAC地址都不可修改。

移动网络配置用于打开或关闭4G网络；如果是移动专用网络，可以根据运营商提供的APN信息配置APN名称、APN用户名和APN用户密码；4G网络支持4G CAT1，不向下兼容3G、2G网络。当打开4G网络时，路由器将采用4G网络连接互联网。配置后，重启生效，在运行状态界面的移动网络状态栏可以看到移动网络信息；如果移动网络状态显示不正常，请检查SIM卡连接或咨询移动网络运营商。

图 3.4 网络配置界面

注意：MAC地址的第一个字节必须为偶数，否则将影响正常的数据通信。一旦配置错误，请长按设备的按键恢复出厂后，在登录网络重新配置。

3.2.4 域名服务器配置

图 3.5 域名服务器配置界面

点击左边配置界面上的超链接域名服务器配置，右边打开域名服务器配置界面，如图 3.5所示。每次打开该界面时，界面显示的是当前配置。点击获取当前配置，也可以得到当前的域名服务器配置参数。

设备网络名称就是登陆WEB配置页面时，浏览器地址栏输入的主机名。设备网络名称只能为英文字母或数字，不区分字母大小写，最大长度为16个字符长度，请务必正确配置。

本路由器，以太网接口和4G网卡接口都使用这里配置的域名服务器地址进行域名解析。为了达到此功能，当配置以太网接口以DHCP方式获取IP地址的时候，只是通过DHCP方式获取IP地址、子网掩码和网关地址，并不获取域名服务器地址；4G网卡通过拨号方式上网时，也不会和拨号服务器协商分配域名服务器地址。

3.2.5 路由功能配置

点击左边配置界面上的超链接路由功能配置，右边打开路由功能配置界面，如图 3.6所示。本产品实现的的4G路由器功能是一种非常高效的实现，是本公司独创的一种实现方式。这主要体现在NAT表查询采用双hash算法，一次找到表中的记录；路由数据转发零拷贝。这2点是任何Linux的商用路由器都无法比拟的。使用4G路由器功能的前提是必须使能了移动网络(4G)，且以太网接口必须使用静态IP地址，它可以启用DHCP服务器功能。使用中，需要注意一个局域网千万不要使能2个DHCP服务器，否则可能引起无法预知的问题。

图 3.6 路由功能配置界面

3.2.6 串口配置

点击左边配置界面上的超链接串口配置，右边打开串口配置界面，如图 3.7所示。本产品中串口是留给用户采用MicroPython二次开发使用的，如实现DTU功能、Modbus RTU功能等。为了简化MicroPython中串口的开发，本产品尽量隐藏串口帧封装的细节，提供给用户的接口是将串口开发映射都了本地回环网卡的UDP端口上，用户二次开发时，只需要按照图 3.7配置下串口参数、分帧间隔、映射的本地回环网卡的UDP端口， 就可以采用socket编程UDP间接地对串口实现操作了。程序清单 3.1是串口回环测试的一个Python例子。在应用配置界面，将该Python程序源码下载到本路由器，重启即可运行。此时，采用USB转RS232的线和PC连接，进行收发数据，即可看到串口回环收发数据的功能。

图 3.7 串口配置界面

程序清单 3.1 串口回环测试

import time

import _thread

import usocket as socket

#import socket

def  serial2udp_thread():

    print('udp thread start\r\n')

    client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

    client.bind(('127.0.0.1', 9000))

    while True:

        data,addr=client.recvfrom(1500)

        if len(data) > 0:

            client.sendto(data, addr)

_thread.start_new_thread(serial2udp_thread, ())

while True:

    time.sleep(2)

    #pass

3.2.7 应用配置

点击左边配置界面上的超链接应用配置，右边打开应用配置界面，如图 3.8所示。应用配置界面分为2个版块，分别为时间相关参数配置和Python脚本上传下载。下面对各个版块的各个配置项的意义进行讲解。

时间相关参数配置：时间参数是数据采集系统非常重要的参数，任何的数据库对数据采集值的存储都是包含时间的，没有时间的数据采集，没有任何意义。本路由器中，时间只是为了运行状态界面的时间显示，并无真正的数据采集功能。但是用户可以通过Python脚本访问时间，进而达到一定的功能。

时区配置：本公司的路由器考虑的国际化产品应用。路由器中要显示时间参数，就需要 用到本地时间，这就需要时区配置。路由器和服务器的数据传输时间参数均采用国际UTC标准时间。本路由器出厂默认时区是东八区，即北京时间。

时间失效周期和时间同步周期：这是一组配置，两者互为结合。时间失效周期是指上次时间同步成功后，经过这么长的时间时间将失效，时间失效后，数据将不会在向服务器发送采集的数据。时间同步周期是指每隔这么长的时间进行一次时间同步。通常情况下，时间失效周期远大于时间同步周期，至少满足3倍的关系以上。本路由器出厂默认10800秒(即3小时)进行一次时间同步；时间同步成功后，如果超过86400秒(即24小时)都未能时间同步成功，则时间失效。

NTP服务器1和NTP服务器2：本公司的路由器默认采用NTP协议进行时间同步。这里配置的是主NTP服务器和备用NTP服务器。本路由器出厂默认的NTP服务器采用阿里云的NTP服务器。

Python脚本上传下载：这里用于上传用户二次开发的Python源文件，包括上传脚本文件、下载当前脚本文件以及删除脚本文件。当用户选用的传感器是非标准的私有通信协议时，Python脚本程序就派上用场了。4G DTU及串口服务器功能都是采用Python脚本程序实现的，该程序本公司提供源码，用户可以随便修改，以便满足具体的应用场景。

图 3.8 应用配置界面

3.2.8 维护

点击左边配置界面上的超链接维护，在右边就会打开维护页面。维护页面如图 3.9所示。

维护页面包括2个部分。一部分用来配置网页配置的登陆用户名和密码；一部分用来配置设备的一些动作，如设备恢复出厂配置、设备重启等。

通过管理员设定版块重新设置了网页配置的登录用户名和密码后，请务必牢记配置。如果不慎忘记，则只有通过长按硬件上复位按键来恢复默认配置了。

如果是远程配置该设备，需要注意设备恢复出厂配置千万不能随意点击。设备一旦恢复出厂配置，并且默认的IP又和连接的路由器不在同一个网段，那远程就无法控制了，此处，必须谨慎。重启系统则只是通过命令方式让路由器重新启动，这是一种热启动的方式。

图 3.9 维护界面

注意：恢复出厂配置，主要恢复网络相关配置、网页配置登录用户名和密码、设备运行信息等。网络相关配置包括除MAC地址外的网络主机名、IP地址、DNS地址和移动网络配置。恢复出厂配置后设备自动重启。

3.2.9 固件升级

点击左边配置界面上的超链接固件升级，在右边就会打开固件升级页面。维护页面如图 3.10所示。

为了获取本路由器的最新功能，本公司的所有产品均支持固件升级的功能。在图 3.10中，选择一个本公司提供的本路由器的最新固件，点击升级，就可以完成路由器的固件升级。本公司提供的固件是经过处理的、加密的、安全的固件。这是为了避免用户随意下载一个文件造成路由器的损坏。通过网页进行固件升级只是更加本路由器固件的一种方式，具体其它的固件升级方式介绍请参看《5.固件升级》一章。

图 3.10 固件升级界面

3.3 设备安全措施

通常情况下，本章可以忽略；特殊情况下，当路由器无法正常运行，无法进入配置网页的情况下，请仔细阅读本章。

本公司所有产品整个固件都由BootLoader程序和应用程序组成。通常情况下，用户只能用到运行中的应用程序，但是BootLoader也具有强大的功能。那么，路由器在什么情况下，可以运行到BootLoader程序中哪？首先，在路由器断电的情况下，按住复位按钮，然后给路由器上电，此过程坚持按住复位按钮5秒以上，则路由器开始运行BootLoader程序。此时，运行指示灯闪烁明显加快，每250毫秒闪烁一次。用户可以通过指示灯的闪烁来判断当前固件运行在应用程序模式还是BootLoader模式。

在BootLoader中，可以通过COM1端口，即RS232接口，对路由器进行一些简单的配置。还可以通过本公司提供的一个固件更新软件通过串口对应用程序进行更新。这类似于手机系统中，对安卓系统进行刷机操作。

在BootLoader程序中，如果长按复位按键5秒以上，则会对路由器执行恢复出厂配置的操作。这里是恢复出厂配置和网页配置的维护界面恢复出厂效果类似。恢复出厂配置后设备自动重启。

4. 自定义Python类

自定义Python类为本产品为了用户二次开发的方便而提供的基于MicroPython开发的类，包括设备信息类deviceinfo。deviceinfo类主要提供设备的一些信息，如设备ID、设备的IMEI等。自定义Python类可以根据用户使用反馈来增加内容。

4.1 设备信息类

设备信息类deviceinfo类比较简单，主要为用户提供了一个设备唯一的识别符，当使用Python开发一些应用的时候可能会用到。下面分别介绍提供的类的成员函数：

#### deviceinfo.id()  

返回设备的id，为字符串类型，本公司的所有产品都有一个唯一的ID。

#### deviceinfo.imei()  

返回设备的imei，为字符串类型。由于imei是移动网络的唯一识别标志，故只有当移动网络功能使能时才有效；如果移动网络未使能，则返回空字符串。

5. 固件升级

固件升级是任何设备都必须支持的功能。本公司的4G路由器同样支持固件升级的功能。通过固件更新，用户可以获得一些新的功能，请用户密贴关注所使用产品型号的最新固件发布。

本公司提供的发布固件是经过加密的、安全的固件，它的格式为*hnf。该固件既能保证固件本身的合法性、也能保证固件的完整性。用户在下载最新固件的时候，请注意固件扩展名。安全的*.hnf文件在下载后，设备中的BootLoader会对其进行解码、安全处理。如果是合法的文件，则会拷贝到运行区域，进而进行固件更新；如果是非法的文件，直接将其删除，不会对原有的固件造成损坏。

本公司的路由器支持2种固件更新的方式。下面分别介绍。

首先，通过本地网页进行固件更新。在《2.2.10固件更新》小节已经详细描述了该功能。这是收到该路由器后，最方便最快捷的固件更新方式。

其次，进入BootLoader模式，刷机更新固件。在路由器断电的情况下，按住复位按钮，然后给路由器上电，此过程坚持按住复位按钮5秒以上，则路由器开始运行BootLoader程序。此时，运行指示灯闪烁明显加快，每250毫秒闪烁一次。用户可以通过指示灯的闪烁来判断当前固件运行在应用程序模式还是BootLoader模式。在BootLoader中，可以通过COM1端口，采用USB转RS232连接线连接路由器和电脑，使用本公司提供的刷机软件进行刷机操作，完成固件更新。

用户在使用本公司的4G路由器过程中，如果遇到什么问题或者bug，可以及时反馈给我们，我们会及时作出更新，提供最新的固件给大家使用。

6. 应用领域

成都世纪华宁科技有限公司的使命是“愿做传统现场工业和工业物联网之间的桥梁！”。本公司的工业级4G CAT1路由器为用户提供快速稳定的联网传输解决方案，主要为智能电网、个人医疗、智能自助终端、环境监控、充电桩、工业自动化等领域提供稳定可靠的互联网接入能力。

工业现场需要快速的互联网接入，都是本路由器的使用场景。

7. 产品清单

4G CAT1路由器&DTU HN405的产品清单如表 7.1所示，在收到货后，请仔细检查每个设备是否具有这些清单类别。

表 7.1 产品清单列表

8. 常见问题

1、路由器上电后无法登陆配置网页。

答：请检查PC机的IP地址配置，请务必保证和路由器处于同一个网段。手机是不支持NetBIOS的，因此，无论使用安卓手机还是IOS系统的手机，都是无法通过主机名访问路由器的配置网页的。

在使用该产品过程中遇到任何新的问题，请及时反馈给我们，我们列举在本章，以便更多的用户从中受益。

9. 免责声明

本手册未授予任何知识产权的许可，并未以明示或暗示，或以禁止发言或其它方式授予任何知识产权许可。除在其产品的销售条款和条件声明的责任之外, 本公司概不承担任何其它责任。并且，我公司对本产品的销售和/或使用不作任何明示或暗示的担保，包括对产品的特定用途适用性，适销性或对任何专利权，版权或其它知识产权的侵权责任等均不作担保。

本公司可能随时对本手册做出修改，恕不另行通知。

在使用本产品过程中，遇到任何问题，请及时反馈给我们，我们会及时修正。

感谢您使用世纪华宁通信系列产品。

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