Новинка от Sierra Wireles. GSM-модуль SL6087


PDF версия

В статье представлен новый интеллектуальный беспроводной GSM/3G-модуль AirPrime SL6087 компании Sierra Wireless, разработанный для применения в малогабаритных устройствах, требующих беспроводного доступа в интернет.

На прошедшей выставке CTIA Wireless 2010 (Лас-Вегас, США) компания Sierra Wireless объявила о выпуске новой линейки интеллектуальных беспроводных GSM/3G-мо-дулей AirPrime™ SL Series. Модули разработаны для применения в малогабаритных устройствах, требующих беспроводного доступа в интернет, таких как автомобильные и персональные навигационные устройства, решения для промышленной телеметрии и АСКУЭ, игровые приставки и электронные книги. Новые модули передают данные с помощью технологий EDGE или 3G и отличаются компактным и тонким конструктивным исполнением (см. рис.1) — размеры модуля — 25×30 мм, форм-фактор — LGA (монтаж на поверхность без применения разъема).

Рис. 1. Внешний вид модуля AirPrime™ SL Series

Новый форм-фактор позволяет производить автоматизированный монтаж модуля на печатную плату, что особенно важно при выпуске больших партий изделий для автомобильной промышленности, энергетики, систем мобильных платежей и навигационного ГЛОНАСС/GPS-оборудования. Линейка включает два совместимых по размеру модуля — для работы с EDGE (SL6087) и 3G/HSDPA (SL808x).

Модуль AirPrime SL6087, по сути, представляет собой новое конструктивное исполнение популярного программируемого модуля Q2687. SL6087 работает в четырех диапазонах GSM (850/900/1800/1900 MГц) и позволяет передавать данные на основе технологии EDGE в расширенном температурном диапазоне: –40…85°C. Модуль имеет встроенный TCP/IP-стек, может управляться с помощью AT-команд либо выполнять Open AT встроенные приложения пользователя, написанные на стандартном ANSI C/C++. Дополнительные программные модули обеспечивают безопасную передачу данных, позволяют работать со скриптовым языком Lua и поддерживают навигационные чипы C-GPS.

Модули AirPrime SL8080 (850/1900 МГц), AirPrime SL8082 (900/2100 МГц) и AirPrime SL8084 (850/2100 МГц) позволяют передавать данные в сетях 3G на основе технологии HSPA. Они работают с программой Sierra Wireless Watcher, которая имеет дружественный интерфейс и облегчает установку оборудования в среде Windows.

SL6087. Технические подробности

Структурная схема модуля представлена на рисунке 2. Основные технические характеристики представлены в таблице 1. Модуль SL6087 имеет новое конструктивное исполнение в виде прямоугольной микросборки 25×30 мм с контактными площадками для установки на основную плату методом поверхностного монтажа. Таким образом отпадает необходимость в использовании разъема, что, в свою очередь, снижает стоимость разрабатываемого устройства.

Таблица 1. Основные технические характеристики модуля AirPrime SL6087

Радиоинтерфейс

EDGE

Диапазон частот (МГц)

850/900/1800/1900

Энергопотребление

Alarm (leakage only)

17 μA

Ожидание (Спящий режим)

2,5 мA

GSM GPRS

400 мA GPRS class 10

Центральный процессор

ARM 946/DSP

Частота CPU

26…104 MГц

Доступно MIPS

до 87 MIPS

IO вольтаж

1V8–2V8

Аудио

1 динамик

Аудио аналог.

1 микрофон

Аудио цифр.

PCM

Качество

VDA2A

Эхо- и шумоподавление

есть

DTMF

есть

Интерфейсы

UART

1×8-проводный, 1×4-проводный

USB

USB 2.0 Full speed

SPI

1×4-проводный

I2C

1

ADC

2

RTC

1

DAC

1

GPIO

до 26

Таймеры (HW, SW, Capture)

1

Контакты прерываний

2

Индикация LED

1

PWM (Buzzer)

1

Интерфейс клавиатуры

1

Интерфейс СИМ-карты

1,8 В/3 В

Навигационные решения

XM0110 GPS Модуль, C-GPS Plug-In

Встраиваемая СИМ-карта

да

Возможности управления

АТ-команды, языки С/С++, Lua

Операционная система

Open AT

Драйверы

Linux

Windows 7

Windows Mobile

Windows CE

Windows XP

Windows Vista

Mac OS

Габариты

25×30×2,65 мм

Температурный диапазон

–30…70°C Класс A

–40…85°C Класс B

Требования для автомобилестроения

да

 

Рис. 2. Структурная схема AirPrime SL6087

Специально для разработчиков выпускается плата отладки AirPrime SL Development Kit [2], которая позволяет создавать и настраивать необходимые электрические, технические и программные параметры. Для тех, кто имеет опыт разработки устройств на базе процессоров WMP100, будет интересно узнать что, с помощью отладочной платы WMP Series Development Kit , также можно подключить и настроить GSM-модуль SL6087. И в первом, и во втором случаях для подключения модуля используется переходная плата с запаянным в нее модемом.

На отладочной плате имеются все необходимые разработчику интерфейсы питания, заряда, ввода/вывода (UART1, UART2, USB 2.0, AUDUO). Имеется также индикация режимов работы модуля. На переходной плате есть разъем для подключения внешней антенны. Следует обратить внимание, что на плате разрабатываемого устройства подключение антенны к SL6087 необходимо выполнять через согласованную 50-Ом линию в виде дорожек печатной платы. Кроме того, можно использовать кабель-переходник, один конец которого предназначен под пайку, а на другом установлен разъем для внешней антенны (см. рис. 3).

Рис. 3. Варианты подключения антенны: а) контактная площадка на модуле; б) кабель-переходник

а)

б)

Производителем предусмотрена также возможность расположения антенны непосредственно на плате разрабатываемого устройства, методом печатного монтажа. Для реализации этого метода (см. рис. 4) достаточно иметь свободный участок печатной платы (приблизительно 50×25 мм). К несомненным достоинствам этого метода можно отнести низкую стоимость РСВ-антенны, отсутствие внешних и выносных элементов, а также быстроту реализации. Такая антенна поддерживает диапазон частот GSM 900/1800. Для монтажа SL6087 рекомендуется использовать четырехслойную печатную плату (см. рис. 5).

Рис. 4. Размещение антенны на печатной плате

Рис. 5. Четырехслойная печатная плата

Энергопитание и потребление

Электропитание является одним из ключевых вопросов в дизайне GSM-устройства, поэтому к выбору источника питания следует подходить с особой тщательностью. Диапазон напряжения питания для этого модуля находится в пределах 3,2…4,8 В (см. табл. 2). Чтобы обеспечить нормальное питание SL6087, необходим единственный источник Vbatt (внешний источник электропитания). Напряжение питания через вывод Vbatt подается непосредственно на радиочастотную часть GSM-модуля и обеспечивает внутреннее электропитание VCC 2V8 и VCC 1V8, которые необходимы для базовых сигналов (внутреннего обмена).

Фильтрующие конденсаторы по питанию на линиях Vbatt уже встроены в модуль SL6087, поэтому нет необходимости добавлять их близко к модулю в цепи питания разрабатываемого устройства. При работе от батарей суммарное сопротивление по линии питания (контакты батареи — предохранитель — дорожки печатной платы) не должно превышать 150 мОм.

Таблица 2. Требования к источнику питания

Vmin

Vnom

Vmax

Vbatt

3,2 В

3,6 В

4,8 В

В модуле SL6087 реализована встроенная схема для заряда батарей различных типов:

– Ni-Cd (никель-кадмиевые);

– Ni-Mh (никель-металгидридные);

– Li-Ion (литий-ионные).

Зарядом батарей можно управлять с помощью специальных АТ-команд:

– AT+WBCI;

– AT+WBCM.

Эти две команды используются, чтобы установить зарядные параметры батареи, выбрать тип батареи и начало/окончание зарядки батареи [1]. При заряде литий-ионных аккумуляторов можно использовать встроенный температурный контроль (используется вывод 40) для передачи аналогового температурного сигнала датчиком NTC. Минимальное и максимальное значение температуры аккумулятора может быть задано АТ-командами.

Интерфейсы модуля AirPrime SL6087

Для монтажа на плату GSM-модуль имеет 98 контактных площадок, из которых контакты с 1 по 74 используются под вводы/выводы различных интерфейсов на материнскую плату, а с 75 по 98 задействованы под земляные полигоны. Для корректной работы модуля SL6087 достаточно задействовать интерфейс СИМ-карты, USB или UART-интерфейс для подачи команд управления и линии питания (батареи). Работать модуль может как в традиционном режиме — с управлением внешними АТ-командами, так и в автономном режиме, с помощью предварительно загруженной программы. В обоих случаях имеется доступ практически ко всем интерфейсам модуля. В таблице 3 приведен список сигналов и интерфейсов, а также показана возможность доступа к этим сигналам и интерфейсам при использовании АТ-команд и/или с использованием загружаемых пользовательских приложений Open AT.

Таблица 3. Доступ к сигналам и интерфейсам модуля SL6087

Название интерфейса

Используя АТ-команды

Используя OpenAT

Serial Interface

+

Main Serial Link

+

+

Auxiliary Serial Link

+

+

SIM Interface

+

+

General Purpose IO

+

+

Analog to Digital Converter

+

+

Analog Audio Interface

+

+

PWM / Buzzer Output

+

+

Battery Charging Interface

+

+

External Interruption

+

+

BAT-RTC (Backup Battery)

+

LED0 signal

+

+

Digital Audio Interface (PCM)

+

USB 2.0 Interface

+

+

Основной интерфейс управления (UART 1)

Для передачи данных и подачи управляющих команд используется 9-проводной UART-интерфейс с полным соответствием протоколу сигнализации V24. С точки зрения электрической совместимости модуль не поддерживает V28, в связи с тем, что линии UART имеют рабочее напряжение 2,8 В. Диапазон скорости передачи данных UART модуля SL6087 находится в пределах 1,2…921 кбит/с, с поддержкой режима автоматического определения скорости. Для подключения к хост-процессору можно применять различные схемы с использованием 8, 5 или 4 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.

Дополнительный интерфейс (UART 2)

Дополнительный последовательный порт UART2 может использоваться для связи между AirPrime SL6087 и внешними устройствами, например с ГЛОНАСС/GPS-модулем. Он представляет собой четырехпроводной по-
следовательный интерфейс и работает по протоколу V24. Порт UART2 использует уровни с напряжением 1,8 В, поэтому при подключении внешних устройств с 3- и 5-В логикой требуется использовать микросхемы согласования (как пример, MAX13047E (MAX), TXS0102 (TI)). Преобразователями уровней для RS-232 могут быть MAX3225EEAP+ (MAX), MAX3222CWN+ (MAX), SN65C3232EDB (TI), которые доступны со склада компании «Компэл» (www.compel.ru).

Хотелось бы обратить внимание на интерфейс USB 2.0. Этот четырехпроводной интерфейс, уже встроенный в модуль, использует контактные площадки 49, 50, 51, 52 и позволяет подключиться к ПК в режиме Slave. Максимальная скорость передачи данных — 12 Mбит/с. Для подключения к USB не требуется преобразователь уровней, т.к. данная функция уже реализована в модуле SL6087. Порт USB может использоваться как для подачи АТ-команд в ручном режиме, так и для выхода в интернет с ПК (в Windows нужно создать стандартный ярлык нового сетевого подключения). Драйвер для Windows доступен на сайте производителя: www.sierrawireless.com

Модуль SL6087 имеет уникальную функцию программного декодирования DTMF. Цифровой аудио-интерфейс позволяет осуществлять соединения со стандартной аудио-периферией (факс, автоответчик, службы IVR). Можно использовать аналоговые линии (стандартный микрофон и динамик), либо цифровые линии PCM. Основные сигналы программируемого кодера-декодера следующие:

– PCM-SYNC (исходящий): сигнал синхронизации с частотой 8 кГц входящих и исходящих данных;

– PCM-CLK (исходящий): синхронизация битов структуры передаваемых данных средств управления с периферийным аудио;

– PCM-OUT (исходящий): исходящие данные;

– PCM-IN (входящий): входящие данные.

Заключение

AirPrime SL6087 будет интересен тем, кто планирует переход от уже используемых модулей Q2686/87 к более современной элементной базе. Дополнительным плюсом в пользу SL6087, конечно же, станет его заметно меньшая стоимость, а также возможность полного переноса встраиваемых OpenAT-приложений из ранних разработок.

Литература:

1. AirPrime SL6087 product technical specification and customer design Guidelines-Rev 001.pdf.

2. AirPrime SL6087 development Kit user Guide-Rev 001.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *