1. 绪论
定义了本文档Air724UG通过本文档的帮助,结合我们的应用手册和用户指导书,客户可以快速应用模块及其硬件接口规范、电气特性和机械细节Air724UG无线应用模块。
2.综述
2.1 型号信息
表格1:模块支持频段列表
型号 | Air724UG-NFM | Air724UG-NFC | Air724UG-MFM | Air724UG-MFC |
---|---|---|---|---|
B1/B3/B5/B8 | B1/B3/B5/B8 | B1/B3/B5/B8 | B1/B3/B5/B8 | |
B34/B38/B39/B40/B41 | B34/B38/B39/B40/B41 | B34/B38/B39/B40/B41 | B34/B38/B39/B40/B41 | |
支持 | 支持 | 支持 | 支持 | |
支持 | 支持 | 支持 | 支持 | |
支持 | 支持 | 支持 | 支持 | |
无内置贴片SIM卡 | 无内置贴片SIM卡 | 内置移动贴片SIM卡 | 内置移动贴片SIM卡 | |
支持 | 不支持 | 支持 | 不支持 | |
24*24mm | 24*24mm | 24*24mm | 24*24mm | |
邮票孔 LGA | 邮票孔 LGA | 邮票孔 LGA | 邮票孔 LGA |
2.2 主要性能
见表2模块型号信息介绍 | |
? LTE-TDD:Class3(23dBm 1/-3dB) ?LTE-FDD:Class3(23dBm±2dB) | |
? VBAT 3.3V ~ 4.3V,典型值3.8V | |
? 最大支持non-CA CAT1 ? 支持VOLTE ? 支持1.4~20MHz射频带宽 ? LTE-FDD:最大上行速率 5Mbps,最大下行速率 10Mbps ? LTE-TDD:上下行配置2 最大上行速率 2Mbps,最大下行速率 8Mbps ? LTE-TDD:上下行配置1 最大上行速率 4Mbps,最大下行速率 6Mbps | |
? 已支持TCP/UDP/PPP/FTP/HTTP/NITZ/CMUX/NDIS/NTP/HTTPS/PING/FTPS/FILE/MQTT ? SMTP/SMTPS/MMS/DTMF开发中 | |
? 支持USIM/SIM卡:1.8V和3V | |
? 兼容 USB 2.0(只支持模式)数据传输速率最大 480Mbps ? 用于AT指令、数据传输、软件调试、软件升级 ? USB 虚拟串口驱动:支持Windows 7/8.1/10,Linux 2.6.x/3.x/4.1, Android 4.x/5.x/6.x/7.x 在操作系统下 USB 驱动 | |
UART1: ? 用于AT命令和数据传输 ? 最大波特率921600bps,默认115200bps ? 支持硬件流控(CTS/RTS) UART2: ? 用于下载软件和射频校准,也用于与内部蓝牙通信 HOST UART: ? 输出调试信息 ZSP UART: ? 输出调试信息 | |
? 支持 | |
? 支持 | |
? 支持6*6扫描键盘 | |
? 特征阻抗50欧姆 | |
? 尺寸: Air724UG:24mm*24mm*2.3mm ? 重量:约2.6g | |
? -35°C~ 70°C ? -40极限工作温度°C~ 85°C | |
? 所有设备完全一致RoHS标准 | |
? 117个管脚,实际管脚见管脚图 |
2.3 功能框图
下图为Air724UG模块功能框图阐述了其主要功能: ? 存储器 ? 射频部分 ? 电源管理 ? 接口部分
2.4 评估版
合宙提供测试和使用模块,合宙提供了一套评估板.
3.应用接口
模块采用LCC封装,117个SMT以下章节将详细说明焊盘管脚Air724UG各接口的功能。
3.1 管脚描述
图表2:Air724UG管脚排列图(正视图) 点击查看Air724UG高清管脚图
表2:管脚描述
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述/td> | 电压域 | 备注 |
VBAT | 59 60 | PI | 模块主电源VBAT=3.3V~4.3V | VBAT | 1.模块在突发模式下的最大负载电流有1.8A 2. | |
V_GLOBAL_1V8 | 65 | ON | PO | 输出1.8V IOmax=50mA | V_GLOBAL_1V8 | 1.如果不用则悬空 2.如果用这个管脚给外部供电, 推荐并联一个2~4.7uF的去耦电容, 负载电流不要超过50mA |
VMMC | 24 | ON | PO | 输出1.6-3.2V, 默认电压是3.1V, IOmax=150mA | VMMC | 给MMC供电,如果不用则悬空 |
VCC_CAMA | 79 | OFF | PO | 输出1.6-3.2V, 给Camera 提供模拟电压, 默认是1.8V, IOmax=100mA | VCC_CAMA | 给Camera供电; 如果不用则悬空 |
VCC_CAMD | 80 | OFF | PO | 输出1.4-2.1V, 给Camera 提供数字电压, 默认是1.8V, IOmax=100mA | VCC_CAMD | 给Camera供电; 如果不用则悬空 |
VCC_LCD | 81 | OFF | PO | 输出1.6-3.3V, 默认电压是1.8V, IOmax=200mA | VCC_LCD | 给LCD供电; 如果不用则悬空 |
GND | 2 13 17 20 23 33 44 45 47 48 61 62 77 100 107 108 109 116 117 | GND | 模块地 | |||
开关机 | ||||||
管脚名 | 管脚 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
PWRKEY | 68 | INPUT PULL_UP | I | 模块开机/关机控制脚, 内部上拉到VBAT | VBAT | 1. 关机状态下把管脚拉低1.5s以上模块开机 2. 开机状态下把管脚拉低1.5s以上模块关机 |
复位 | ||||||
管脚名 | 管脚 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
RESET_IN_N | 1 | INPUT PULL_UP | I | 模块复位; 内部上拉到VBAT | VBAT | 1. 请注意此复位管脚内部上拉到VBAT, 而不是上拉到V_Globale_1V8 2. 内部上拉,把管脚拉低1s以上模块复位 3.如果不使用,建议加1uf电容到地 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
NET_STATUS (GPIO_1) | 58 | INPUT PULL_DOWN | O | 网络状态指示 | VCC_LCD | 注意电压域是VCC_LCD; 不用则悬空 |
NET_MODE (GPIO_4) | 57 | INPUT PULL_DOWN | O | 4G网络指示 | VCC_LCD | 注意电压域是VCC_LCD; 不用则悬空 |
MODULE_STATUS (GPIO_5) | 49 | INPUT PULL_DOWN | O | 模块运行状态指示 | V_GLOBAL_1V8 | 在开机400ms 后输出高电平;不用则悬空 |
USB接口 | ||||||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
USB_VBUS | 14 | INPUT PULL_DOWN | I | USB电源, USB插入检测, Vmax=5.25V Vmin=3.3V Vnorm=5.0V | VBUS | 不用则悬空 |
USB_DP | 16 | IO | USB差分信号线正极 | USB2.0, 走线控制90欧姆差分阻抗 | ||
USB_DM | 15 | IO | USB差分信号线负极 | USB2.0, 走线控制90欧姆差分阻抗 | ||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
UART1_TXD | 36 | O | 模块发送数据 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
UART1_RXD | 35 | I | 模块接收数据 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
UART1_RTS (GPIO_19) | 37 | INPUT PULL_DOWN | O | DTE请求发送数据给模块 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
UART1_CTS (GPIO_18) | 38 | INPUT PULL_DOWN | I | 模块清除发送 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
UART2_TXD (GPIO_21) | 4 | INPUT PULL_DOWN | O | 模块发送数据 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
UART2_RXD (GPIO_20) | 3 | INPUT PULL_DOWN | I | 模块接收数据 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
HOST_TXD | 5 | O | 输出AP log | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
HOST_RXD | 6 | I | 输出AP log | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
ZSP_UART_TXD (GPIO_22) | 7 | INPUT PULL_DOWN | O | 输出CP log | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
I2C2_SCL (GPIO_14) | 32 | INPUT PULL_DOWN | O | I2C接口 | V_GLOBAL_1V8 | 用作I2C时需外部1.8V上拉; 不用则悬空 |
I2C2_SDA (GPIO_15) | 31 | INPUT PULL_DOWN | O | I2C接口 | V_GLOBAL_1V8 | 用作I2C时需外部1.8V上拉; 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
SPK- | 18 | O | Speaker差分信号输出,可以直接驱动8欧姆Speaker,最大输出功率1W | 不用则悬空 | ||
SPK+ | 19 | O | Speaker差分信号输出,可以直接驱动8欧姆Speaker,最大输出功率1W | 不用则悬空 | ||
EAR_P | 101 | O | 听筒输出 | 不用则悬空 | ||
EAR_N | 102 | O | 听筒输出 | 不用则悬空 | ||
HP_R | 103 | O | 耳机输出 | 不用则悬空 | ||
HP_L | 112 | O | 耳机输出 | 不用则悬空 | ||
MIC- | 21 | I | 麦克输入,已内置偏置电路 | 不用则悬空 | ||
MIC+ | 22 | I | 麦克输入,已内置偏置电路 | 不用则悬空 | ||
HEADMIC_N | 104 | I | 麦克输入,需要加外部偏置电路 | 不用则悬空 | ||
HEADMIC_P | 113 | I | 麦克输入,需要加外部偏置电路 | 不用则悬空 | ||
HEADMIC_BIAS | 114 | O | 给HEADMIC 提供偏置电压 | 不用则悬空 | ||
HEADMIC_IN_DET | 105 | I | 耳机按键检测 | 不用则悬空 | ||
HP_DET | 106 | I | 耳机插入检测 | 不用则悬空 | ||
I2S | ||||||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
I2S2_LRCK | 74 | INPUT PULL_DOWN | O | 用于切换左右声道的数据。LRCK为“0”表示正在传输的是左声道的数据,为“1”则表示正在传输的是右声道的数据。 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
I2S2_BCK | 75 | INPUT PULL_DOWN | O | I2S 时钟输出 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
I2S2_SDAT_OUT | 76 | INPUT PULL_DOWN | O | I2S 数据输出 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
I2S2_SDAT_IN | 83 | INPUT PULL_DOWN | I | I2S 数据输入 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
SIM卡接口0 | ||||||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
USIM_VDD | 12 | P | USIM卡供电 | USIM_VDD | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 | |
USIM_DATA | 10 | I/O | USIM卡数据线 | USIM_VDD | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 | |
USIM_CLK | 9 | O | USIM卡时钟线 | USIM_VDD | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 | |
USIM_RST_N | 11 | O | USIM卡复位线 | USIM_VDD | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 | |
USIM_CD (GPIO_23) | 8 | I | USIM卡在位检测 | V_GLOBAL_1V8 | 电压域是V_GLOBAL_1V8 不用则悬空 | |
SIM卡接口 | ||||||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
VSIM1 | 72 | OFF | P | USIM卡供电 | VSIM1 | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO |
SIM1_DATA (GPIO_30) | 70 | INPUT PULL_DOWN | I/O | USIM卡数据线 | VSIM1 | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO |
SIM1_CLK (GPIO_29) | 69 | OUTPUT LOW | O | USIM卡时钟线 | VSIM1 | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO |
SIM1_RST (GPIO_31) | 71 | OUTPUT LOW | O | USIM卡复位线 | VSIM1 | 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO |
ADC | ||||||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
ADC2 | 63 | I | 模数转换器, 输入范围0~VBAT | ADC分辨率12bits 不用则悬空 | ||
ADC3 | 64 | I | 模数转换器, 输入范围0~VBAT | ADC分辨率12bits 不用则悬空 | ||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
LTE_ANT | 46 | I/O | LTE天线接口 | 50欧姆特性阻抗 | ||
WiFi_ANT | 34 | I/O | 蓝牙/WiFi Scan 共用天线接口 | 50欧姆特性阻抗 | ||
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
USB_BOOT KEYIN0 | 66 | INPUT PULL_DOWN | I | 在开机之前上拉到V_GLOBAL_1V8,模块会强行进入USB下载模式 | V_GLOBAL_1V8 | 为了方便升级固件, 建议预留测试点 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
LCD_CS WAKEUP_OUT (GPIO_3) | 39 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 片选 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
LCD_CLK AP_WAKEUP_MODULE (GPIO_2) | 40 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 时钟信号 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
LCD_DATA (GPIO_0) | 41 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 数据信号 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
LCD_FMARK | 42 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 帧同步信号 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
LCD_RST | 56 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 复位信号 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
LCD_SEL NET_MODE (GPIO_4) | 57 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 选择 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
LCD_DC NET_STATUS (GPIO_1) | 58 | INPUT PULL_DOWN | O | SPI LCD 数据命令选择 | VCC_LCD | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
KEYIN0 USB_BOOT | 66 | I | 扫描键盘输入0 | V_GLOBAL_1V8 | 为了方便升级固件,建议预留测试点 | |
KEYIN1 | 91 | I | 扫描键盘输入1 | V_GLOBAL_1V8 | 上电的时候不要上拉到1.8V,否则会进入测试模式,不正常开机,不用则悬空 | |
KEYIN2 | 92 | I | 扫描键盘输入2 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYIN3 | 93 | I | 扫描键盘输入3 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYIN4 | 94 | I | 扫描键盘输入4 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYIN5 | 95 | I | 扫描键盘输入5 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYOUT0 | 96 | O | 扫描键盘输出0 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYOUT1 | 97 | O | 扫描键盘输出1 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYOUT2 | 98 | O | 扫描键盘输出2 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYOUT3 | 99 | O | 扫描键盘输出3 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYOUT4 UART3_RXD | 89 | O | 扫描键盘输出4 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
KEYOUT5 UART3_TXD | 90 | O | 扫描键盘输出5 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 | |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
CAM_PWDN | 78 | INPUT PULL_DOWN | O | 关闭Camera | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAM_RST | 84 | INPUT PULL_DOWN | O | 重启Camera | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAM_REFCLK | 85 | INPUT PULL_DOWN | O | Camera 基准时钟 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAM_SCK | 86 | INPUT PULL_DOWN | I | SPI Camera 时钟输入 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAM_SI0 | 87 | INPUT PULL_DOWN | I | SPI Camer数据输入0 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAM_SI1 | 88 | INPUT PULL_DOWN | I | SPI Camer数据输入1 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAMI2C_SDA1 (GPIO_17) | 50 | INPUT PULL_UP | I/O | Camera I2C | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
CAMI2C_SCL1 | 51 | INPUT PULL_UP | O | Camera I2C | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
SPI1_DOUT(GPIO_11) | 55 | INPUT PULL_DOWN | IO | SPI 数据输出 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
SPI1_DIN(GPIO_12) | 53 | INPUT PULL_DOWN | IO | SPI 数据输入 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
SPI1_CLK(GPIO_9) | 52 | INPUT PULL_DOWN | IO | SPI 时钟输出 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
SPI1_CS(GPIO_10) | 54 | INPUT PULL_DOWN | IO | SPI 片选 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
MMC1_DAT2(GPIO_27) | 25 | INPUT PULL_UP | IO | 数据线2 | VMMC | 不用则悬空 |
MMC1_DAT3(GPIO_28) | 26 | INPUT PULL_UP | IO | 数据线3 | VMMC | 不用则悬空 |
MMC1_CMD(GPIO_24) | 27 | INPUT PULL_UP | IO | 命令信号 | VMMC | 不用则悬空 |
MMC1_CLK | 28 | OUTPUT CLK | IO | 时钟信号 | VMMC | 不用则悬空 |
MMC1_DAT0(GPIO_25) | 29 | INPUT PULL_UP | IO | 数据线0 | VMMC | 不用则悬空 |
MMC1_DAT1(GPIO_26) | 30 | INPUT PULL_UP | IO | 数据线1 | VMMC | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
AP_WAKEUP_MODULE LCD_CLK (GPIO_2) | 40 | INPUT PULL_DOWN | I | 唤醒模块 | VCC_LCD | 拉低唤醒模块 |
WAKEUP_OUT LCD_CS (GPIO_3) | 39 | INPUT PULL_DOWN | O | 唤醒AP | VCC_LCD | 具体功能参阅 3.10 WAKEUP_OUT |
GPIO_7 | 82 | INPUT PULL_DOWN | IO | 通用GPIO | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
GPIO_13 | 43 | INPUT PULL_DOWN | IO | 请注意上电的时候不要把GPIO_13拉高到V_GLOBAL_1V8, 如果上电的时候拉高到V_GLOBAL_1V8,模块会进入校准模式,不正常开机 | V_GLOBAL_1V8 | 不用则悬空 |
管脚名 | 管脚号 | 上电状态 | I/O | 管脚描述 | 电压域 | 备注 |
RESERVED | 67 110 111 115 | 悬空处理 | 悬空处理 | |||
PSM_EXT_INT | 73 | 模块内部使用,悬空处理 | 悬空处理 |
3.2 工作模式
下表简要的叙述了接下来几章提到的各种工作模式。 表格3:工作模式
模式 | 状态 | 功能 |
---|---|---|
SLEEP | 在模块没有任何任务处理则会自动进入睡眠模式。睡眠模式下,模块的功耗会降到非常低,但模块仍然能够收发数据、短消息和来电。 | |
IDLE | 软件正常运行。模块注册上网络,没有数据,语音和短信交互。 | |
TALK/Data | 连接正常工作。有数据或者语音或者短信交互。此模式下,模块功耗取决于环境信号的强弱,动态DTX控制以及射频工作频率。 | |
此模式下PMU停止给基带和射频供电,软件停止工作,串口不通,但VBAT管脚依然通电 | ||
(保持供电电压) | 此模式下,射频和SIM卡都不工作,但是串口仍然可以访问 | |
AT+CFUN=4可以将模块设置为飞行模式,此模式下模块射频不工作 |
3.3 电源供电
3.3.1 模块电源工作特性
在模块应用设计中,电源设计是很重要的一部分。由于射频发射时会在短时间有一个较大电流的的突发脉冲。在突发脉冲阶段内,电源必须能够提供高的峰值电流,不然有可能会引起供电电压的跌落。
3.3.2 减小电压跌落
模块电源VBAT电压输入范围为3.3V~4.3V,但是模块在射频发射时通常会在VBAT电源上产生电源电压跌落现象,这是由于电源或者走线路径上的阻抗导致,一般难以避免。因此在设计上要特别注意模块的电源设计,。在VBAT输入端,建议并联一个低ESR(ESR=0.7Ω)的100uF的钽电容,以及100nF、33pF、10pF滤波电容(0603封装),VBAT输入端参考电路如图4所示。并且建议VBAT的PCB走线尽量短且足够宽,减小VBAT走线的等效阻抗,确保在最大发射功率时大电流下不会产生太大的电压跌落。建议VBAT走线宽度不少于2mm,并且走线越长,线宽越宽。
图表5:VBAT输入参考电路
3.3.3 供电参考电路
电源设计对模块的供电至关重要,必须选择能够提供至少2A电流能力的电源。若输入电压跟模块的供电电压的压差不是很大,建议选择LDO作为供电电源。若输入输出之间存在比较大的压差,则使用开关电源转换器。 下图是5V供电的参考设计,采用了Micrel公司的LDO,型号为MIC29302WU。它的输出电压是4.16V,负载电流峰值到3A。为确保输出电源的稳定,建议在输出端预留一个稳压管,并且靠近模块VBAT管脚摆放。建议选择反向击穿电压为5.1V,耗散功率为1W以上的稳压管。 图表6:供电输入参考设计
下图是DCDC开关电源的参考设计,采用的是杰华特公司的JW5033S 开关电源芯片,它的最大输出电流在2A,同时输入电压范围4.7V~20V。注意C25的选型要根据输入电压来选择耐压值。 图表 6:DCDC供电输入参考设计
由于DC-DC芯片对布局和走线有要求,为了简化设计,也可以采用合宙开发的JW5033S电源模块:Air5033S来给4G模块供电: 图表 6:Air5033S供电输入参考设计
3.4 开关机
3.4.1 开机
Air724UG 系列模块可以通过PWRKEY管脚开机。关机状态下长按开机键一段时间以上,模块会进入开机流程,软件会检测VBAT管脚电压若VBAT管脚电压大于软件设置的开机电压(3.1V),会继续开机动作直至系统开机完成;否则,会停止执行开机动作,系统会关机。
3.4.1.1 PWRKEY管脚开机
VBAT上电后,PWRKEY管脚可以启动模块,把PWRKEY管脚拉低持续一段时间后(请参考时序图)之后开机,开机成功后PWRKEY管脚可以释放。可以通过检测 V_GLOBAL_1V8 管脚的电平来判别模块是否开机。推荐使用开集驱动电路来控制PWRKEY管脚。下图为参考电路: 图表7:开集驱动参考开机电路
另一种控制PWRKEY管脚的方法是直接使用一个按钮开关。按钮附近需放置一个TVS管用以ESD保护。下图为参考电路
图表8:按键开机参考电路
** 按键开机时序图:** 注意:模块在上电后600ms内会检测开机关机,600ms时间内拉低PWRKEY且大于1.2s能稳定开机。上电600ms后如果未检测到开机事件软件会进入关闭流程,此过程会持续1到2s,如果这个时候拉低PWRKEY将不会被检测到。因此,如果不能保证在上电600ms内拉低PWRKEY,为了确保能稳定开机建议PWRKEY时间适当加长,建议4S以上。
3.4.1.2 上电开机
将模块的PWRKEY直接接地可以实现上电自动开机功能。需要注意,在上电开机模式下,将无法关机,只要VBAT管脚的电压大于开机电压即使软件调用关机接口,模块仍然会再开机起来。另外,在此模式下,要想成功开机起来VBAT管脚电压仍然要大于软件设定的开机电压值(3.1V),如果不满足,模块会关闭,就会出现反复开关机的情况。
由于 PWRKEY 管脚内部有上拉电阻,一直把 PWRKEY 拉低会增加大概200uA 的漏电流,如果要减少这个漏电流,可以将上电开机的电路改成下图中的方式:
3.4.2 关机
以下的方式可以关闭模块: • 正常关机:使用PWRKEY管脚关机 • 正常关机:通过AT指令AT+CPOWD关机 • 低压自动关机:模块检测到低压(3.1V以下)时关机
3.4.2.1 PWRKEY管脚关机
PWRKEY管脚拉低1.5s以上时间,模块会执行关机动作。 关机过程中,模块需要注销网络,注销时间与当前网络状态有关,经测定用时约2s~12s,因此建议延长12s后再进行断电或重启,以确保在完全断电之前让软件保存好重要数据。 时序图如下:
3.4.2.2 低电压自动关机
模块在运行状态时当VBAT管脚电压低于软件设定的关机电压时(默认设置3V),软件会执行关机动作关闭模块,以防低电压状态下运行出现各种异常。
3.4.3 复位
RESET_IN_N引脚可用于使模块复位。 拉低 RESET_IN_N 引脚 150ms 以上可使模块复位。 RESET_IN_N信号对干扰比较敏感, 因此建议在模块接口板上的走线应尽量的短,且需包地处理。
- 复位功能建议仅在AT+CPOWD和PWRKEY关机失败后使用。
- 确保PWRKEY和RESET_IN_N引脚没有大负载电容。
- 如果不使用RESET_IN_N,建议并联1uf电容到地。
3.5 省电功能
根据系统需求,有两种方式可以使模块进入到低功耗的状态。对于AT版本使用“AT+CFUN”命令可以使模块进入最少功能状态。
3.5.1 最少功能模式/飞行模式
最少功能模式可以将模块功能减少到最小程度,此模式可以通过发送“AT+CFUN=”命令来设置。参数可以选择0,1,4。 • 0:最少功能(关闭RF和SIM卡); • 1:全功能(默认); • 4:关闭RF发送和接收功能; 如果使用“AT+CFUN=0”将模块设置为最少功能模式,射频部分和SIM卡部分的功能将会关闭。而串口依然有效,但是与射频部分以及SIM卡部分相关的AT命令则不可用。 如果使用“AT+CFUN=4”设置模块,RF部分功能将会关闭,而串口依然有效。所有与RF部分相关的AT命令不可用。 模块通过“AT+CFUN=0”或者“AT+CFUN=4”设置以后,可以通过“AT+CFUN=1”命令设置返回到全功能状态。
3.5.2 睡眠模式(慢时钟模式)
对于LUAT版本,模块开机默认启动自动睡眠控制,在系统空闲的情况下会自动进入睡眠模式,可以通过定时器,IO中断,网络消息中断,闹钟中断等来唤醒。
对于标准AT版本,对于睡眠模式的控制方法如下:
3.5.2.1 串口应用
串口应用下支持两种睡眠模式:
- 睡眠模式1:通过AP_WAKEUP_MODULE管脚电平控制模块是否进入睡眠
- 睡眠模式2:模块在串口空闲一段时间后自动进入睡眠
3.5.2.1.1 睡眠模式1
发送AT指令AT+CSCLK=1 控制AP_WAKEUP_MODULE脚拉高,模块会进入睡眠模式1 拉低AP_WAKEUP_MODULE脚50ms以上,模块会退出睡眠模式可以接受AT指令 不响应AT指令,但是收到数据/短信/来电会有URC上报 WAKEUP_OUT 信号
3.5.2.1.2 睡眠模式2
发送AT指令AT+CSLCK=2 串口空闲超过AT+WAKETIM配置的时间(默认5s),模块自动进入睡眠模式2 串口连续发送AT直到模块回应时即退出睡眠模式2 不响应AT指令,但是收到数据/短信/来电会有URC上报 WAKEUP_OUT信号
3.5.2.2 USB应用
HOST USB必须支持USB suspend/resume HOST发起USB suspend HOST发起USB resume WAKEUP_OUT信号
3.6 模式切换汇总
表格4:模式切换汇总
当前模式 | 下一模式 | ||
---|---|---|---|
关机 | 正常模式 | 睡眠模式 | |
关机 | 使用PWRKEY开机 | ||
正常模式 | 使用PWRKEY管脚,或VBAT电压低于关机电压 | 软件调用睡眠接口,AT版本不做动作30s自动休眠 | |
睡眠模式 | 使用PWRKEY或VBAT电压低于关机电压 | GPIO管脚中断、定时器、接收短信或网络数据 |
3.7 串口
模块提供了五个通用异步收发器:主串口UART1、下载和校准串口UART2、通用串口UART3、调试串口HOST UART和ZSP UART。
3.7.1 UART1
名称 | 管脚 | 作用 |
---|---|---|
UART1_TXD | 36 | 发送数据到DTE设备的RXD端 |
UART1_RXD | 35 | 从DTE设备TXD端接收数据 |
UART1_RTS | 37 | DTE请求发送数据给DCE |
UART1_CTS | 38 | 清除发送 |
表格5:UART1管脚定义
UART1通常用来和模块进行AT指令通讯。UART1支持固定波特率和自适应波特率。自适应波特率支持范围9600bps到115200bps。
在默认情况下,模块的硬件流控是关闭的。当客户需要硬件流控时,管脚RTS,CTS必须连接到客户端,AT命令“AT+IFC=2,2”可以用来打开硬件流控。AT命令“AT+IFC=0,0”可以用来关闭流控。具体请参考《AirM2M无线模块AT命令手册》。
UART1的特点如下: • 包括数据线TXD和RXD,硬件流控控制线RTS和CTS。 • 8个数据位,无奇偶校验,一个停止位。 • 硬件流控默认关闭。 • 用以AT命令传送,数传等。 • 支持波特率如下:1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,38400,57600,115200,230400,460800,921600bps • AT指令版本默认情况下模块是自适应波特率(AT+IPR=0),在自适应波特率模式下,开机后初始化信息(开头是“RDY”)不会回发给主控机。在模块开机2-3秒后,可以给模块发送AT命令。主控机需首先发送“AT”字符给模块来训练主控机的波特率,此时模块会上报初始化信息,表明训练成功。用户可以发送一个“AT+IPR=x :&W”命令给模块(x是波特率,比如9600),此命令的作用是设置一个固定的波特率并保存,在完成这些配置之后,每次模块开机以后,会自动串口返回URC初始化信息(开头是“RDY”)。
为了更好的使用自适应波特率功能,以下的使用条件需要注意:
自适应波特率功能开启情况下,当模块上电,在发送“AT”字符前最好等待 2~3秒钟。当模块上报开机初始化信息,表明波特率训练成功,和上位机完成了同步。 在自适应波特率模式下,主控器如果需要开机信息,必须首先进行同步。否则开机初始化信息将不会上报。 • 串口配置为8位数据位,无奇偶校验位,1位停止位(出厂配置) • 模块开机时只有字符串“AT”可以训练波特率。(“at”、“At”或者“aT”无法被识别) • 波特率训练成功后,可以识别大写、小写或大小写组合的AT命令。 • 自适应波特率模式下,如果模块开机没有先同步,如“RDY”,“+CFUN: 1”和“+CPIN: READY”这样的URC信息将不会上报。 • 不推荐在固定波特率模式时切换到自适应波特率模式。 • 在自适应波特率模式下,不推荐切换到软件多路复用模式。
3.7.2 UART2
名称 | 管脚 | 作用 |
---|---|---|
UART2_RXD | 3 | 从DTE设备TXD端接收数据 |
UART2_TXD | 4 | 发送数据到DTE设备的RXD端 |
表格6:UART2管脚定义 UART2 可以用来下载软件和射频校准,同时UART2 还用来和内部的蓝牙进行通讯,如果用到了蓝牙功能,则UART2 不可用作其他用途。
注意:UART2 在开机后会自动打印一段log,波特率921600,这段log不能通过修改软件来关闭,推荐优先使用UART3
UART2打印的Log如下: RDA8910m Boot_ROM V1.0-17b887ec HW_CFG: 36 SW_CFG: 0 SE_CFG: 0 check flash img load complete! checking… Security Disabled Check uImage Done Run …
3.7.3 UART3
名称 | 管脚 | 作用 |
---|---|---|
UART3_RXD | 89 | 从DTE设备TXD端接收数据 |
UART3_TXD | 90 | 发送数据到DTE设备的RXD端 |
UART3 是一个通用串口,可以用作外接GPS等外设。
3.7.4 HOST UART
名称 | 管脚 | 作用 |
---|---|---|
HOST_RXD | 6 | 从DTE设备TXD端接收数据 |
HOST_TXD | 5 | 发送数据到DTE设备的RXD端 |
HOST UART 用来软件调试时输出AP trace
3.7.5 ZSP UART
名称 | 管脚 | 作用 |
---|---|---|
ZSP_UART_RXD | 7 | 发送数据到DTE设备的RXD端 |
ZSP UART 用来软件调试时输出CP trace
3.7.6 串口连接方式
串口的连接方式较为灵活,如下是三种常用的连接方式。
三线制的串口请参考如下的连接方式: 图表9:串口三线制连接方式示意图
带流控的串口连接请参考如下电路连接,此连接方式可提高大数据量传输的可靠性,防止数据丢失。 图表10:带流控的串口连接方式示意图
3.7.7 串口电压转换
Air724UG模块的串口电平都是1.8V的,如果要和3.3V/5V 的MCU通信,必须要加电平转换电路:
电平转换电路如下: V_GLOBAL_1V8是模块输出的I/O电平电压。VDD_MCU是客户端的I/O电平电压。D2 选低导通压降的肖特基二极管。 也可以通过外加电平转换芯片来实现电压转换。
3.8 USB接口
Air724UG的USB符合USB2.0规范,支持高速(480Mbps)和全速(12Mbps)模式。该接口可用于AT命令传送,数据传输,软件调试和软件升级
名称 | 管脚 | 作用 |
---|---|---|
USB_DP | 16 | USB差分数据正,需90欧姆差分阻抗 |
USB_DM | 15 | USB差分数据负,需90欧姆差分阻抗 |
VBUS | 14 | USB电源,用于USB插入检测。 |
GND | 17 | 地 |
表格7:USB管脚定义
USB接口参考设计电路如下: [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZXvwEJ8w-1615536861195)(http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200806222527958_USB.png “USB 参考设计”)]
注意事项如下:
- USB走线需要严格按照差分线控制,做到平行和等长;
- USB走线的阻抗需要控制到差分90欧姆;
- 需要尽可能的减少USB走线的stubs,减少信号反射;
- 在靠近USB连接器或者测试点的地方添加TVS保护管,由于USB的速率较高,需要注意TVS管的选型,保证选用的TVS保护管的寄生电容小于1pF
- VBUS作为USB插入检测,必须连接USB电源或者外接电源,否则USB无法被检测到,另外VBUS的检测电压要大于3.3V
3.9 SIM卡接口
SIM卡接口支持ETSI和IMT-2000卡规范,支持1.8V和3.0V USIM卡。
3.9.1 SIM接口
下表介绍了SIM的接口管脚定义。
管脚名 | 管脚号 | 作用 |
---|---|---|