Журнал "Новости Электроники", номер 10, 2009 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 10, 2009 год.GSM-модуль начального уровня WISMO 218Олег Пушкарев (КОМПЭЛ) Новый GSM-модуль WISMO218 открывает линейку GSM-продуктов нижнего ценового диапазона бренда Wavecom компании Sierra Wireless. Несмотря на минимальную цену, WISMO218 отличается высоким качеством и построен на базе проверенных временем решений Wavecom. В статье рассматриваются технические характеристики WISMO218 и особенности его применения.

Новый модуль WISMO218 (рис. 1) появился на рынке в 2009 году и нацелен на применение в простых устройствах, где главным управляющим ядром системы выступает отдельный микроконтроллер. В отличие от беспроводных процессоров (WMP100, Q2687, Q64 и т.д.), WISMO 218 не допускает загрузку встроенных OPEN AT-приложений и работает как обычный беспроводной GSM-модем под управлением внешнего хост-процессора. Такое решение позволило заметно снизить цену GSM-модуля не в ущерб качеству - WISMO218 выпускается на производственной линии, которая сертифицирована по стандарту ISO TS 16949.

 

 

Рис. 1. GSM-модуль WISMO218 

Модуль WISMO 218 проходит сборку и выходной контроль качества на том же оборудовании, что и беспроводные процессоры для автомобильных применений. Как и другие продукты Wavecom, новый GSM-модуль защищен от возможных претензий в области нарушения прав на интеллектуальную собственность, так как компания производит все необходимые отчисления держателям патентов в области GSM. Сфера применений нового модуля - системы промышленной телеметрии и безопасности, ЖКХ (АСКУЭ), автомобильные навигационные устройства и платежные терминалы. Технические характеристики модуля приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики WISMO 218 

Передача данных GSM, CSD, SMS, FAX, GPRS class10 Память Встроенная Радиочасть GSM 900/1800 Чувствительность, дБм -108 Выходная мощность 33 дБм ±2 дБ (2 Вт) Питание модуля, В 3,2...4,8 Рабочее напряжение ядра, В 1,2 (вырабатывается внутренней схемой) Рабочее напряжение цифровой части, В 2,8 (вырабатывается внутренней схемой) Потребление (min.) 1,3 мА (Idle), 36 мкА (выкл.) Кодеки HR, FR, EFR, AMR, quality VDA2A Аудио интерфейс Один аналоговый звуковой канал Эхоподавление Есть Часы реального времени Есть, с календарем. Интерфейс управления 1 UART (V24), линия ON/~OFF Аналоговые интерфейсы* 1 ADC, 1 DAC, 2 PWM Цифровые интерфейсы GPIO (3V Tolerant) Интерфейс отладки SPI (Debug Traces) Дополнительные выходы индикации состояния Индикатор включения передатчика, Готовность модуля Выход внутреннего стабилизатора 2,8В, 50 мА (3 мА в режиме Sleep) СИМ-карта Внешняя, 1,8/3 В Корпус 46 краевых контактов, размер 25x25x2,5 мм Температура, °C -30...75 Сертификаты CE, GCF, China RTE, RTTE * Не все линии дополнительных интерфейсов могут управляться с помощью АТ-команд в текущей версии Firmware.

К несомненным достоинствам модуля можно отнести широкий диапазон напряжения питания (3,2...4,8 В) и низкий ток потребления в режиме ожидания (1,3 мА/Idle Mode Paging 9).

 

Конструктивное исполнение

Модуль WISMO218 имеет новое конструктивное исполнение в виде квадратной микросборки 25х25 мм с краевыми контактами (Castellation) для установки на основную плату методом поверхностного монтажа. Такое решение позволяет сэкономить на разъеме и предполагает автоматизированную установку модуля при производстве. При этом шаг выводов модуля достаточно широкий, что допускает и ручную пайку WISMO218 при создании прототипов и выпуске небольших партий продукции. Чертеж модуля приведен на рисунке 2.

 

 

Рис. 2. Расположение выводов WISMO218 и рекомендованный шаблон печатной платы

Для разработчиков предусмотрена специальная переходная плата с запаянным модулем WISMO218, которая вставляется в стандартную материнскую плату набора разработчика WMP100 DK (рис. 3). На данной переходной плате дополнительно распаяна микросхема моста SPI/UART для выдачи диагностических сообщений (Debug Traces). Эти элементы не нужны в реальном устройстве, тем не менее, Wavecom рекомендует предусмотреть на конечной плате изделия контрольные точки, которые в случае необходимости позволят снять диагностические данные.

 

 

Рис. 3. Отладочный комплект

Подключение антенны к модулю необходимо выполнять через согласованную 50-омную линию в виде дорожек печатной платы. Рекомендованный чертеж приведен на рисунке 4.

 

 

Рис. 4. Подключение антенны 

Еще один возможный вариант - использование переходного кабеля типа CAB END/SMA (рис. 5). Залуженный конец кабеля можно распаять в непосредственной близости от антенного вывода WISMO218. (Варианты кабелей разной длины: CAB END/SMA KY2E 13 см, CAB END/SMA KY2E 26 см, CAB END/SMA S043 13 см). В этом случае можно будет подключать внешнюю антенну к ответной части разъема переходника, закрепленного в отверстии корпуса разрабатываемого устройства.

 

 

Рис. 5. Переходной кабель

Для монтажа WISMO218 возможно использование двусторонней печатной платы, хотя для лучшей изоляции аудиосигналов (снижения характерных TDMA-наводок) предпочтительна 4-слойная печатная плата (рис. 6).

 

 

Рис. 6. Пример печатной платы

При разводке аудиолиний (микрофон и динамик) следует использовать дифференциальные линии, идущие по плате параллельно и в окружении земляных полигонов (рис. 7).

 

 

Рис. 7. Разводка аудиосигналов 

Не рекомендуется пересечение этих линий цифровыми линиями в соседних слоях. Полные рекомендации можно найти в разделе 3.10 документа [1].

 

Энергопитание и потребление

Модуль WISMO218 работоспособен в широком диапазоне напряжения питания - от 3,2 до 4,8 В, что позволяет использовать любой стандартный литий-ионный аккумулятор без дополнительных DC/DC-преобразователей. Разумеется, модуль может работать и от сетевого источника питания. В любом случае, к выбору источника питания следует отнестись очень тщательно, т.к. небрежно спроектированная схема питания может привести к трудноустранимым сбоям и нестабильной работе конечного устройства. Вследствие того, что GSM-передатчик включается только на короткое время (bursted emission), источник питания должен обеспечивать выходной ток не менее 1,4 А в импульсе длительностью 1154 мкс (при работе GPRS класса 10). При этом средний ток потребления WISMO218 в самом тяжелом GPRS-режиме при максимальной выходной мощности передатчика не превышает 369 мА. Средний же ток в режиме разговора лежит в пределах от 80 до 214 мА в зависимости от выходной мощности и используемого диапазона частот. Для подачи питания используется единственная линия VBATT. При работе от батарей суммарное сопротивление по линии питания (контакты «батареи-предохранитель-дорожки» печатной платы) должно быть менее 150 мОм.

Функции управления питанием позволяют переводить WISMO218 в различные режимы работы (табл. 2).

Таблица 2. Режимы работы WISMO218

Режим Описание OFF Mode Напряжение питания подается на вывод Vbatt, но модуль еще не включен Alarm Mode Таймер включения установлен, модуль ожидает времени включения, команда AT+CPOF введена, сигнал ON/~OFF не задействован (высокий уровень) Idle Mode WISMO218 зарегистрирован в сети, но еще нет GSM/GPRS-соединения, UART переведен в режим Sleep. Connected Mode WISMO218 находится в режиме GSM-голосового соединения. Transfer Mode WISMO218 находится в режиме передачи данных GPRS.

В режиме включения по таймеру ток потребления не превышает 44 мкА. В режиме Idle среднее потребление модуля составляет 1,3 мА, и это при нахождении в сети GSM, когда WISMO218 готов к приему входного звонка. Для выбора варианта перевода модуля в режим пониженного энергопотребления предусмотрена специальная команда AT+PSSLEEP. При установке AT+PSSLEEP=0 перевод модуля в режим пониженного энергопотребления производится с помощью линии DTR. В данном случае режимом сна управляет внешний хост-процессор. При подаче AT+PSSLEEP=1 переводом в режим сна занимается внутреннее ПО модуля (Firmware). WISMO218 будет «засыпать» каждый раз, когда возникает продолжительная пауза в передаче данных. Для вывода модуля из режима сна достаточно передать по UART любой ASCII-символ. Выбор оптимального режима приводит к значительному снижению энергопотребления и возможности продолжительной автономной работы при батарейном питании. Для достижения минимальных значений потребляемого тока в спящем режиме рекомендуется устанавливать правильные логические уровни на портах ввода-вывода [1, раздел 3.3.4]. Теоретический расчет показывает, что в режиме ожидания WISMO218 может непрерывно проработать более года при работе от одной батареи ER34615M (типоразмер «D», емкость 14 А/ч, напряжение 3,6 В, производитель EEMB [2]). Строго говоря, потребление зависит от множества факторов - сетевых настроек оператора сотовой связи, версии внутреннего ПО, удаленности от базовой станции и даже от типа СИМ-карты. В СИМ-карте используется внутренний процессор со своей операционной системой, поэтому СИМ-карты разных производителей дают разные задержки при обмене информацией с модулем.

 

Включение и выключение модуля

Включение-выключение модуля производится с помощью линии ON/~OFF. Линия ON/~OFF имеет резистор-подтяжку на внутренний стабилизатор +3 В, работающий постоянно (при наличии напряжения на выводе VBATT). Таким образом, по умолчанию, на неподключенной линии ON/~OFF всегда присутствует высокий потенциал. Для включения модуля необходимо подать низкий уровень на вывод ON/~OFF на время не менее 685 мс. В течение этого времени модуль кратковременно (примерно на 135 мс) выставляет линию WISMO_READY в «1», однако это еще не является сигналом о включении модуля. Линия WISMO_READY может быть использована для получения информации о статусе устройства только через 685 мс с момента замыкания линии ON/~OFF на землю (т.е. подачи логического «0»). После завершения всех внутренних последовательностей, связанных с включением различных узлов модуля, линия WISMO_READY устанавливается в логическую «1», сигнализируя хост-процессору о готовности к работе. Время полного включения зависит от разных факторов, в том числе - от температуры, и может достигать четырех секунд. Сигнал ON/~OFF можно оставлять в состоянии логического «0» до момента выключения питания. Возврат сигнала ON/~OFF в состояние логической «1» (например, путем отпускания нефиксируемой кнопки управления питанием) рекомендуется делать после установки сигнала WISMO_READY в логическую «1» (но не ранее, чем через 685 мс после нажатия). Диаграмма включения приведена в разделе 3.13.3.1 [1]. Выключение модуля можно производить аппаратным или программным способом. Для программного отключения модуля следует подать команду AT+CPOF. При этом линия ON/~OFF должна быть в состоянии логической «1». Для аппаратного отключения необходимо подать логический «0» заданной длительности на линию ON/~OFF. Команда на отключение AT+CPOF будет в этом случае выработана внутренним узлом модуля.

При получении команды AT+CPOF модуль будет произведена дерегистрация модуля из сети, затем на линии WISMO_READY установится логический «0». Это означает, что модуль более не может принимать AT-команды. Если при этом линия ON/~OFF находится в логической «1», то произойдет выключение модуля. Диаграмму всех сигналов выключения можно найти в разделе 3.13.3.2 [1].

 

Основной интерфейс управления

Для подачи управляющих команд и передаваемых данных используется 9-проводной UART-интерфейс с полным соответствием протоколу сигнализации V24. С точки зрения электрической совместимости модуль не поддерживает V28, так как линии UART имеют рабочее напряжение 2,8 В. Модем работает в диапазоне скоростей UART от 1200 до 115200 бит/сек с поддержкой режима автоопределения скорости. Для подключения к хост-процессору можно использовать различные схемы с использованием восьми, пяти или четырех линий. Режим работы только с линиями TXD и RXD допустим, но не рекомендован для применения. Управлением потоком данных в этом случае занимается приложение пользователя на хост-процессоре. Схема подключения WISMO218 к COM-порту ПК (в соответствии со спецификацией V28) приведена в разделе 3.6.3 [1] .

 

Подключение СИМ-карты

WISMO218 поддерживает работу с СИМ-картами с напряжением 1,8 и 3 В. На всех линиях к держателю СИМ-карты рекомендуется устанавливать защитные диоды с малой емкостью (не более 10 пФ, максимально близко к контактам СИМ-держателя). Это могут быть, например, DALC208SC6 от ST Microelectronics.

 

Литература

[1] WIreless Standard MOdem WISMO218. Product Technical Specification Customer Design Guidelines. Reference:WA_DEV_W218_PTS_002

[2] EEMB/pdf/ER34615M.pdf.

(Окончание следует).

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 

 

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.