项目概况
工业现场的设备大多各自为政：PLC 走 RS485，传感器走模拟量， 远程监控又需要单独拉一条网线。市面上的"DTU"只做单一协议转换， 现场往往要叠好几个模块，接线乱、故障点分散、供电也成问题。
这块板子把三件事做到同一块 110×80mm 的 4 层板上： 4G 无线回传、有线以太网、RS485 工业总线。 向下通过 Modbus RTU 轮询 PLC 采集数据，向上经 MQTT 汇聚到 OneNET 平台， 断网时数据自动落到 TF 卡，恢复后按时间戳补传。
整机由 24V 工业电源供电，内置 18650 锂电 UPS，市电断电时自动切换电池， 保证通信不中断。板载 1.54 寸 TFT 实时显示网络、现场设备与云端连接状态， 现场调试不用接串口。
硬件设计
电源链
24V 工业输入保护：TVS + PTC + PMOS 防反接 + 稳压钳位 + LC 滤波。
多级降压 24V→5V→3.3V/3.8V→1.8V，满足 VBAT 2A 瞬态供电。
锂电 UPS
TP4056 充电 + XB7608 保护。
市电掉电时自动切换 18650 电池供电，通信不中断。
接口
4G Cat.1（双 SIM）、W5500 以太网、RS485（Modbus RTU）。
TF 卡存储、SPI TFT 本地显示。
| 主控 | ML307C-DC-CN（ASR1605，Cortex-R5 @614MHz，OpenCPU） |
|---|---|
| PCB | 4 层板，阻抗控制，独立地平面 |
| 供电 | 24V 宽压输入，三级降压，18650 锂电 UPS |
| 通信 | 4G Cat.1 / W5500 以太网 / RS485 |
| 存储显示 | SPI TF 卡、1.54" 240×240 IPS（ST7789） |
| 协议 | Modbus RTU、MQTT、HTTP、TCP/UDP |
软件架构
固件运行在模组内部的 OpenCPU 环境，基于 CMSIS-RTOS2 / ThreadX。 按职责拆成多个任务：网络守护、MQTT 上报、云端命令轮询、基站定位、 RS485 主从通信、界面刷新。
射频时间片调度
4G 模组上所有走网络的业务都落在同一套射频和 TCP/IP 栈上。 同时发起会叠加电流峰值，也会互相抢占 SDK 内部的连接池。
用 RTOS 互斥量把它们串行化：同一时刻只有一路业务握着射频， 释放后留 1.5 秒静默窗口让功放电流回落。长任务（定位）在持锁 期间定期检查是否有更高优先级业务在排队，有就主动让出。
AT 通道压力控制
查 SDK 实现会发现，这些"原生接口"内部全部是
cm_virt_at_send_sync()，同步阻塞的虚拟 AT 往返。
尤其 cm_modem_get_cereg_state() 发的是
AT+CEREG=5;+CEREG?，前半截是设置命令，
会重写内核的网络事件订阅。
因此把周期性查询拆成两档：5 秒只读缓存的注册态与 PDP；
60 秒才查信号、运营商、电压。
AT+CEREG=5 只在掉网恢复时才发。
网络守护与恢复
模组掉网分好几种：射频被关、SIM 重新识别、PDP 被网络侧释放。 只盯 PDP 是不够的——CFUN 关了以后 SIM 也读不到，PDP 永远回不来。
守护线程按「CFUN → SIM → 注册 → PDP」逐级拉起。 网络正常时 10 秒探测一次，掉网时加密到 1 秒。 连续 15 分钟没网才复位整机。
断网续传
网络正常时数据实时上报；中断时按时间戳写入 TF 卡， 恢复后按序补传。
避免工业现场网络波动导致数据丢失——这是工业场景和消费级 设备最关键的区别之一。
云端链路验证
设备通过 MQTT 接入 OneNET Studio，使用物模型协议上报 11 项数值属性、
故障码与基站定位。下图是平台侧的实际日志：属性上报返回
code 200，物模型校验通过。
自诊断与现场可观测性
工业设备装到现场后，最怕的是"看起来正常，实际数据全是旧的"。 为此固件内置了设备自诊断：RS485 总线无应答、SIM 不可用、PDP 掉线、 MQTT 反复重连、HTTP 接口连续失败、网口断开等异常会拼成故障码字符串 随每次上报传给云端。
云端后台据此判断设备是否"带病工作"——比如 485 断了但 4G 还通， 数据照样在传，只是全是旧值。不上报故障就会被当成正常， 这是最危险的失效模式。
板载 TFT 同步显示同样的信息，现场不用接串口也能一眼看出问题在哪一级： 网注不上、PDP 起不来、MQTT 连不上，还是后端接口挂了。
源码与资料
固件源码共 22 个源文件，包含射频调度、网络守护、OneNET 接入、 RS485 主从协议、ST7789 驱动等模块，另附设备运行实物图与平台日志截图。