基于移动通信网络的物联网通信模块技术要求研究.doc

基于移动通信网络的物联网通信模块技术基于移动通信网络的物联网通信模块技术 要求研究要求研究 研究单位 研究单位 中国电信 完成日期 完成日期 2011 年 11 月 ii 研研 究究 报报 告告 要要 点点 在物联网典型的应用场景中 往往需要通过在原有设备上加载通信模块 使原本 不具备联网能力的设备具备远程传输数据的能力 目前通信模块无论在功能 性能 还是软硬件接口上 标准化程度均较低 这种情况使得物联网设备生产厂商 系统集成 商 或者用户 很难选择合适的通信模块 提高了开发和使用物联网终端的门槛 从而抑 制应用需求 此项目旨在研究用于物联网的通信模块功能需求 性能需求 设计通信模块的参 考接口 探索通信模块成为一个标准化的组件的可行性 以降低终端和应用的开发门 槛 促进物联网业务发展 以下为本研究报告的研究要点 研究物联网通信模块的功能需求 研究物联网通信模块的性能需求 研究物联网通信模块的硬件接口并探寻其标准化的可行性 研究物联网通信模块的软件接口并探寻其标准化的可行性 研究单位 研究单位 项目负责人项目负责人 项目完成人 项目完成人 完成日期 完成日期 年 月 日 i 目 录 1概述概述 1 1 1内容和适用范围 1 1 2引用标准 1 1 3缩略语 1 1 4定义 3 2物联网通信模块概述物联网通信模块概述 5 3物联网通信模块功能需求物联网通信模块功能需求 6 3 1基本功能需求 6 3 1 1数据传输 6 3 1 2短信息功能 6 3 1 3语音功能 6 3 1 4模块标识 6 3 1 5字符集支持 7 3 1 6网络参数获取 7 3 1 7事件报告 7 3 1 8错误信息返回 7 3 1 9配置更改及恢复 7 3 2扩展功能需求 7 3 2 1定位功能 8 3 2 2远程管理 8 3 2 3模块固件远程升级 8 3 2 4多通道控制 8 3 2 5空口休眠 8 3 2 6安全加密能力 8 3 2 7编程接口中间件 9 3 2 8可定制通用输入输出口GPIO 9 3 2 9温度保护 9 4物联网通信模块可靠性要求物联网通信模块可靠性要求 10 4 1商业级模块可靠性指标要求 10 4 1 1环境可靠性要求 10 4 1 2电磁兼容可靠性要求 11 4 1 3电气安全可靠性要求 11 4 2工业级模块可靠性指标要求 11 4 2 1环境可靠性要求 11 4 2 2电磁兼容可靠性要求 12 4 2 3电气安全可靠性要求 12 4 3车载级模块可靠性指标要求 12 4 3 1环境可靠性要求 13 4 3 2电磁兼容可靠性要求 14 ii 4 3 3电气安全可靠性要求 14 5物联网通信模块物理接口研究物联网通信模块物理接口研究 15 5 1物联网通信模块的常用接口 15 5 1 1电源接口 15 5 1 2电源开关 Power On Power Off 接口 16 5 1 3复位 Reset 接口 16 5 1 4UART接口 16 5 1 5SIM卡接口 16 5 1 6麦克风接口 16 5 1 7扬声器接口 17 5 1 8GPIO接口 17 5 1 9USB 2 0 17 5 1 10ADC Analog to Digital Converter 模数转换器接口 17 5 1 11DAC Digital to Analog Converter 数模转换器接口 17 5 1 12PCM Digital Audio Interface 数字音频接口 18 5 1 13SPI接口 18 5 1 14I2C接口 18 5 1 15键盘 18 5 1 16蜂音器 Buzzer 接口 18 5 1 17外部中断 External Interrupt 接口 18 5 1 18电源输出接口 19 5 2物联网通信模块的物理连接方式 19 5 2 1Mini PCIe 19 5 2 2USB 20 5 2 3B2B 20 5 2 4IDC 20 5 2 5LGA 21 5 2 6BGA 21 5 2 7邮票孔焊接 21 5 3物联网通信模块物理接口标准化的可行性 22 6物联网通信模块软件接口研究物联网通信模块软件接口研究 23 6 1物联网通信模块的软件接口方式 23 6 2物联网通信模块 AT 指令标准化可行性 25 1 1 概述概述 1 1 内容和适用范围内容和适用范围 本研究报告的研究主体为基于移动通信网络的 用于物联网终端或网关设 备的远程通信的通信模块 包括移动通信网络的 2G 3G 模块 不包含感知延伸 层用于近距离通信的通信模块 如 Wi Fi 模块 ZigBee 模块等 本研究报告旨在对物联网通信模块进行研究 探索模块标准化的可行性 不对通信模块接口提出要求 1 2 引用标准引用标准 1 3 缩略语缩略语 解释说明解释说明 缩写缩写 英文解释英文解释中文解释中文解释 3GPP Third Generation Partnership Project 第三代伙伴计划 ADCAnalog to Digital Converter模拟至数字转换器 ATA TtentionAT 指令 一种面向行的命令语言 BER Bit error rate 误码率 B2BBoard to Board板到板 一种多管脚连接器 CDMACode Division Multi Address码分多址 CLIP Call Line Identifier presentation 呼叫号码显示 CSDCircuit Switched data电路交换数据 DCDData Carrier Detection 数据载波检测 一种物理信号 DCE Data Circuit Equipment 数据电路设备 DCS Data coding scheme 数据编码方案 DTE Data Terminal Equipment 数据终端设备 2 DTMFDual Tone Multiple Frequency双音多频 DTRData Terminal Ready 数据终端就绪信号 EMCelectromagnetic compatibility电磁兼容性 ESDElectro Static Discharge静电放电 ESNElectronic Serial Number电子终端编码 EVDOEvolution Data Only高速无线宽带 FOTAFirmware Over The Air空中固件升级 FTPFile Transfer Protocol文件传输协议 GB T建议性国家标准 GPIOGeneral Programmable Input Output Pin通用可编程输入输出管脚 GPRS General Packet Radio Service 通用分组无线系统 GSM Global System for Mobile Communications 全球移动通信 GPSGlobal Positioning System全球定位系统 GPSoneGlobal Position System one 采用 Client Server 方式的全球定位系 统 HDR High Data Rate 高速数据传输技术 HSPDHigh Speed Packet Data 高速分组数据 IMEI International Mobile Equipment Identity 国际移动设备标识 IMSIInternational Mobile Subscriber Identity国际移动用户识别码 LEDLight Emitting Diode发光二极管 M2MMachine to Machine机器对机器的通信 MEIDMobile Equipment Identifier移动设备标识 MIPMobile IP移动 IP MT Mobile Terminal 移动终端 NMEANational Marine Electronics Association国际海洋电子协会 同时也是数据传 输标准工业协会 PCMPulse Code Modulation脉冲编码调制 PDP Packet Data Protocol 包交换协议 PDUProtocol Data Unit协议数据单元 一种短信格式 PIN Personal Identity Number 个人身份识别码 PPPPoint to Point Protocol点到点协议 3 PUK Personal Identity Number 个人标识码 RFRadio frequency射频 QoSQuality of Service服务质量 RS232 数据终端设备 DTE 和数据通讯设 备 DCE 之间串行二进制数据交换 接口技术标准 RS485串行数据接口 RSSI Receive signal strength indicator 接收信号强度指示 SAWFSurface Acoustic Wave Filters声表面滤波器 SIM Subscriber Identity Module 用户标识组件 SIPSimple IP简单 IP SM Short message 短信 SMSShort Messaging Service短消息服务 TCP Transmission Control Protocol传输控制协议 TE Terminal Equipment 终端设备 这里指在 PC 上运行的统一 终端客户端软件 UARTUniversal Asynchronous Receiver Transmitter 通用异步收发器 异步串行通信口 UDPUser Datagram Protocol用户数据报协议 SIMUser Identity Model用户识别模块 SIM IDSIM IDSIM 卡标识 URC Unsolicited result code 主动上报结果码 如振铃上报 短信 上报 状态改变上报等 USBUniversal Serial Bus通用串行总线 WCDMA Wideband CDMA 宽带码分多址 WSNWireless Sensor Network无线传感网 1 4 定义定义 物联网终端 在物联网内实施人与物通信 物与物通信中信息发起和终结 的设备 物联网终端宜具备信息采集和 或控制等功能 在本 研究报告中使用简称 物联网终端 或 终端 4 物联网通信模块 实现通信接入和传输的独立通信单元 终端可以通过集成通 信模块快速实现无线数据传输功能 在本研究报告中使用简 称 通信模块 或 模块 5 2 物联网通信模块概述物联网通信模块概述 物联网无线通信模块主要是指用于物联网业务的通信模块 简称模块 能 够实现终端或近距离通信子网与广域网络的物理接入 包括射频 基带的实现 等 模块是物联网终端的一个组成部分 是终端进行数据通信的独立功能块 模块有自己的处理器和操作系统 终端产品利用通信模块实现与通信网络进行 接入和通信 物联网应用中 典型的终端与通信模块的关系如图 2 1 所示 图 2 1 物联网中典型的终端与通信模块的关系示意图 传感器 接口 终端 微处理器 通信模块 天线 FLASHRAM 6 3 物联网通信模块功能需求物联网通信模块功能需求 物联网的应用对通信模块的功能需求除了传统的基本功能外 还有一些扩 展的功能要求 其中基本功能是通信模块为完成通信所应具备的共性的基本能 力 扩展功能是通信模块在某些物联网应用中需要或可以具备的能力 3 1 基本功能需求基本功能需求 3 1 1数据传输数据传输 模块应支持分组数据传输功能 应实现完整或部分的 TCP IP 及 UDP IP 协 议栈 应实现 PPP 协议栈 模块应支持 IPV4 协议 可选择支持 IPV6 协议 3 1 2短信息功能短信息功能 模块应支持 Text 短消息模式 可选择支持 PDU 短信模式 当模块从网络 接收到短信时 应支持向终端发出新短信通知 同时应支持短信存储位置选择 可选 SIM USIM 卡或模块内存 短信单条读取 存储 发送与删除功能 模 块还应支持向终端发出短信发送是否成功的上报指示 3 1 3语音功能语音功能 模块根据实际用途可选择支持语音功能 如支持语音功能 应包括呼叫应 答 呼叫发起 呼叫挂断 自动应答 被叫提示 来电显示 呼叫连接 呼叫 结束等 可包含呼入呼出电话过滤 以及呼叫等待指示等功能 3 1 4模块标识模块标识 模块应支持通过 AT 指令向终端返回包括厂商信息 产品名称 产品类型 对应软件版本 IMEI MEID ESN 等相关标识信息 7 3 1 5字符集支持字符集支持 模块应同时支持 ASCII UCS2 字符集 可选支持 UTF8 8859 1 等字符集 默认字符集为 ASCII 3 1 6网络参数获取网络参数获取 模块应具备通过 AT 指令向终端反馈网络参数的功能 包括当前注册及漫 游状态 网络信号强度 小区基本信息等等 3 1 7事件报告事件报告 模块应支持事件报告功能 应能够通过对应 AT 指令设置不同事件报告的 状态为开启或关闭 当特定事件发生时 如该事件报告设定为开启 则模块主 动向终端发送事件信息 具体事件包括电池电量变化 信号强度变化 当前网 络服务是否可用 漫游状态 UIM 卡插入 拔出等 3 1 8错误信息返回错误信息返回 模块应支持错误信息返回 该功能可以设置成使能或禁用状态 在使能状 态时 通过 AT 指令 可返回与模块相关的错误代码 3 1 9配置更改及恢复配置更改及恢复 模块应支持终端对模块自行配置 并保存该配置 同时也支持将模块恢复 为工厂默认值或默认配置 3 2 扩展功能需求扩展功能需求 8 3 2 1定位功能定位功能 移动的物联网终端普遍需要定位功能 通信模块可以支持根据实际情况实 现不同的定位模式 包括卫星定位和基站辅助定位 3 2 2远程管理远程管理 物联网的终端分布非常广泛 远程管理对于大部分应用都是必要的功能 目前大多数远程管理在终端中实现 但是随着技术的发展 内置于模块中的远 程管理能力的需求将越来越大 3 2 3模块固件远程升级模块固件远程升级 通信模块可以支持内部固件远程升级技术 可以采用 FOTA 技术 以减少 升级过程中需传输的数据量 并保证更新过程的可靠性及鲁棒性 3 2 4多通道控制多通道控制 模块可支持 MUX 多路协议 以实现终端通过一个物理串口实现与通信模 块多路虚拟通道的数据交互 3 2 5空口休眠空口休眠 基于 CDMA 网络的模块宜支持空口休眠的能力 即如 3GPP2 C S0017 中定 义的仅释放空口业务信道但保持 PPP 及以上协议连接 以利于海量物联网终端 对空口网络资源的复用 处于激活状态的模块在一段时间内没有数据发送时 自动释放空口资源 进入休眠状态 但其 PPP 连接仍然保持 当有数据发送时 再切换到激活状态 无数据传输状态进入休眠模式的延迟时间应能够通过 AT 指令进行修改 3 2 6安全加密能力安全加密能力 内置于模块内部的安全算法和密钥管理对于金融等高安全领域的物联网终 端非常必要 9 3 2 7编程接口中间件编程接口中间件 通信模块实现简单的编程接口 为终端提供通用功能块 使用模块内部处 理器 节省额外的 MCU 等硬件投资 降低终端成本 终端可以直接调用模块预置功能完成业务逻辑 搭积木式开发 节省开发 成本 降低开发技术门槛 3 2 8可定制通用输入输出口可定制通用输入输出口 GPIO 模块宜支持可自定义 GPIO 支持对 GPIO 口的电平进行配置 并定义各 GPIO 口的功能 3 2 9温度保护温度保护 部分物联网应用工作环境非常恶劣 要求模块应支持温度保护功能 在极 限温度条件时保证模块本身不受伤害 10 4 物联网通信模块可靠性要求物联网通信模块可靠性要求 根据物联网通信模块应用场景 通常可以划分成普通商业级 工业级 车 载级等三个等级 普通商业级模块应用集中在手持式物联网设备 缴费终端 电子书 笔记本电脑等领域 工业级通信模块应用集中在电力抄表 环保 监 控 车载后装市场等领域 车载级通信模块应用于车载前装市场 面向集成商 或主机车厂等领域 从上述分类很直观的发现 其可靠性应用标准和要求也不 尽相同 下面章节结合应用场景 给出其对性能技术指标定义 4 1 商业级模块可靠性指标要求商业级模块可靠性指标要求 4 1 1环境可靠性要求环境可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 存储温度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 40 70 存储湿度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 95 RH 55 工作温度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 5 55 工作湿度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 95 RH 25 40 温度循环GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 5 55 温度冲击GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 40 70 正弦振动GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 5 200Hz 10m s2 跌落GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 0 8m 6 个面 11 4 1 2电磁兼容可靠性要求电磁兼容可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 辐射发射EN 5502230MHz 1GHz 满足 Class B 要 求 传导发射EN 55022150kHz 30MHz 满足 Class B 要求 静电放电IEC61000 4 2接触放电 4kV 空气放电 8kV 辐射电磁场抗扰度IEC61000 4 380MHz 3GHz 3V m 传导电磁场抗扰度IEC61000 4 6150kHz 80MHz 3V 4 1 3电气安全可靠性要求电气安全可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 单一故障IEC 60950 1单板上不能出现冒烟或着火 4 2 工业级模块可靠性指标要求工业级模块可靠性指标要求 4 2 1环境可靠性要求环境可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 存储温度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 40 85 存储湿度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 95 RH 55 工作温度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 25 70 工作湿度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 95 RH 25 55 温度循环GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 30 70 温度冲击GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 40 85 正弦振动GB T 2423 IEC 60068 2 5 200Hz 10m s2 1oct min 12 ETS 300 019 2 冲击GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 300m s2 11ms 6 轴向 3 次 轴向 碰撞GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 180m s2 6ms 6 轴向 1000 次 轴向 跌落GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 1 0m 6 个面 4 2 2电磁兼容可靠性要求电磁兼容可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 辐射发射EN 5502230MHz 1GHz 满足 Class A 要 求 传导发射EN 55022150kHz 30MHz 满足 Class A 要求 静电放电IEC61000 4 2接触放电 4kV 空气放电 8kV 辐射电磁场抗扰度IEC61000 4 380MHz 3GHz 10V m 传导电磁场抗扰度IEC61000 4 6150kHz 80MHz 10V 4 2 3电气安全可靠性要求电气安全可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 单一故障IEC 60950 1单板上不能出现冒烟或着火 绝缘电阻IEC 60950 1 R 1 M 4 3 车载级模块可靠性指标要求车载级模块可靠性指标要求 真正车载级意义上的模块 原则上在元器件方面要求能够满足 AEC Q100 集成芯片 Q101 插装器件 Q200 被动元器件 系列标准 但实际 状况是 通信模块趋向于小尺寸方向发展 而且业界很多通信类器件厂商都无 车载方面的经验 通过 AEC 系列标准的厂商少之又少 故当前通信模块还只能 采用工业级器件 在可靠性设计 测试 验证方面尽可能的拓宽使用范围 向 车载级模块靠拢 13 在车载电子零部件领域 各主机车厂的可靠性标准都有很大差异 集成商 的可靠性标准向车厂对齐 行业标准 ISO 16750 是针对车载电子 电气设备的可 靠性试验标准 但其不直接用于嵌入设备的元件 模块 需要适当进行调整 车载模块也属于通信类设备 故在拟定其可靠性指标时 要兼顾考虑车载 和通信两方面的标准要求 4 3 1环境可靠性要求环境可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 存储温度GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 40 85 存储湿度GB T 2423 IEC 60068 2 ETS 300 019 2 95 RH 55 工作温度GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 40 85 工作湿度GB T 2423 IEC 60068 2 95 RH 25 55 温度循环GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 40 85 温度冲击GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 40 85 正弦振动GB T 2423 IEC 60068 2 5 200Hz 10m s2 随机振动MIL STD 810F Method514 520 1000Hz 1000 2000Hz PSD 0 04g Hz 6dB Oct 冲击GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 500m s2 11ms 6 轴向 3 次 轴向 碰撞GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 250m s2 6ms 6 轴向 1000 次 轴向 跌落GB T 2423 IEC 60068 2 ISO 16750 1 0m 6 个面 盐雾 GB T 2423 17 1993 盐雾浓度 5 PH 值在 14 ISO 16750 6 5 7 2 之间 温度条件 35 持续时间 24h 8h 喷雾 16h 晾干 4 3 2电磁兼容可靠性要求电磁兼容可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 辐射发射EN 5502230MHz 1GHz 满足 Class B 要 求 传导发射EN 55022150kHz 30MHz 满足 Class B 要求 静电放电IEC61000 4 2接触放电 8kV 空气放电 15kV 辐射电磁场抗扰度IEC61000 4 380MHz 3GHz 10V m 传导电磁场抗扰度IEC61000 4 6150kHz 80MHz 10V 4 3 3电气安全可靠性要求电气安全可靠性要求 技术指标标准名称指标定义 单一故障IEC 60950 1单板上不能出现冒烟或着火 绝缘电阻IEC 60950 1 R 1 M 绝缘耐压IEC 60950 1500VAC 待机电流NA小于 5mA 15 5 物联网通信模块物理接口研究物联网通信模块物理接口研究 5 1 物联网通信模块的常用接口物联网通信模块的常用接口 物联网通信模块的常用接口如表 5 1 所示 其中至少应具有电源 SIM 卡 UART 音频等接口 此外 物联网终端经常使用的 GPIO ADC DAC 等接 口建议支持 主要用于手持终端的一些功能接口可以选择支持 接口类型接口类型物联网通信模块物联网通信模块 电源接口必须 电源开关接口必须 复位接口必须 UART串行接口必须 SIM卡接口必须 麦克风接口建议 扩音器接口建议 GPIO接口建议 USB接口建议 ADC接口建议 DAC接口建议 PCM接口建议 SPI接口可选 I2C接口可选 键盘接口可选 蜂音器接口可选 外部中断接口可选 外部电源输出接口可选 表5 1 物联网通信模块的常用物理接口 以下是对各接口的参考定义 5 1 1电源电源接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 VBATTInput直流电源供应 GNDGroundGround 16 5 1 2电源开关电源开关 Power On Power Off 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 ON OFFInput电源开关 GNDGroundGround 5 1 3复位复位 Reset 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 RESETI O Open Drain模块主动复位 EXT RESETOutput Push Drain外部请求复位 GNDGroundGround 5 1 4UART 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 DSRx x 1 OutputData Set Ready RI x 1 OutputRing Indicator DTRx x 1 InputData Terminal Ready DCDx x 1 OutputData Carrier Detect RTSx x 1 InputReady to Send CTSx x 1 OutputClear to Send RXDx x 1 OutputReceive data TXDx x 1 InputTransmit data GNDGroundGround 5 1 5SIM 卡接口卡接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 SIM VCCOutputSIM电源 SIM RSTOutputReset SIM CLKOutputClock SIM IOInput OutputI O GNDGroundGround SIM VPPOutput高压编程引脚 SIMPRESInputSIM侦测 5 1 6麦克风麦克风接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 17 MICxP x 1 Input麦克风Positive MICxN x 1 Input麦克风Negative 5 1 7扬声器扬声器接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 SPKxP x 1 Output扩音器Positive SPKxN x 1 Output扩音器Negative 5 1 8GPIO 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 GPIOx x 0 4 Input OutputGPIO 5 1 9USB 2 0 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 VPAD USBInputUSB 2 0电源 USB DPInput OutputDifferential Data Interface Positive USB DMInput OutputDifferential Data Interface Negative USB CNOutputConnect USB DETInputUSB 2 0侦测 5 1 10ADC Analog to Digital Converter 模数转换器接口模数转换器接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 AUX ADCx x 1 InputADC 5 1 11DAC Digital to Analog Converter 数模转换器接口数模转换器接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 AUX DACx x 1 OutputDAC 18 5 1 12PCM Digital Audio Interface 数字音频接口数字音频接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 PCM SYNCOutputFrame Synchronization PCM CLKOutputData Clock PCM OUTOutputData Output PCM INInputData Input 5 1 13SPI 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 SPIx CLK x 1 OutputSPI Serial Clock SPIx IOInput OutputSPI Serial I O SPIx IInputSPI Serial Input SPIx CSOutputSPI Enable 5 1 14I2C 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 SCLOpen DrainSerial Clock SDAOpen DrainSerial Data 5 1 15键盘键盘 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 COLx x 0 4 Input OutputColumn ROWx x 0 4 Input OutputRow 5 1 16蜂音器蜂音器 Buzzer 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 BUZZOutput蜂音器输出 GNDGroundGround 5 1 17外部中断外部中断 External Interrupt 接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 INTx x 0 1 Input外部中断 19 5 1 18电源输出电源输出接口接口 接口定义接口定义接口特性接口特性接口说明接口说明 VCC 1V8Output1 8伏特电源输出 VCC 2V8Output2 8伏特电源输出 GNDGroundGround 5 2 物联网通信模块的物理连接方式物联网通信模块的物理连接方式 通信模块的物理接口通过集中的管脚连接与外部相连 常见的连接方式如 下 5 2 1Mini PCIe 与标准 PCI 总线相比 由于具有更小的外形尺寸和插槽接口 PCI Express Mini Card 适用于一些对尺寸有要求的应用 采用 PCI Express Mini Card 的物理 形式 通过金手指与终端连接 主要用于便携式计算机与上网本 示意图示意图 安装于便携式计算机上的安装于便携式计算机上的 PCI Express Mini Card 20 5 2 2USB 在物联网通信模块中 USB 接口主要用于数据传输和调试 在 2G 模块的 应用中 USB 主要用来提供调试串口功能 在 3G 模块的应用中 数据业务主 要通过 USB 来完成 物联网通信模块应支持 USB 2 0 接口 在速率方面可以达到全速 FS 和 高速 HS 两种数据速率 对于 USB 3 0 接口 由于功耗等原因 未在物联网 通信模块中大范围采用 5 2 3B2B 该封装引脚密度较高且使用灵活 具有一定的防尘抗震动能力 通用性较 高 可适用于多数场合 B2B 接口的模块通常应用于车载 电力 POS 安防 跟踪定位和设备监控等领域 示意图 B2B 模块在电力抄表中的应用 5 2 4IDC 传统的插针式连接 引脚密度较低 所需装配空间较大 但连接器成本低 21 且使用灵活 应用较为广泛 5 2 5LGA LGA Large Grid Array 是指触点阵列封装 这种封装的模块由于是焊接 在母板上 抗震性好 散热效率也较高 一般用于汽车电子或其他要求较高的 工业场合 示意图 LGA 模块在车载中的应用 5 2 6BGA BGA Ball Grid Array 是表面贴装型封装之一 称为球栅阵列封装 BGA 封装的 I O 端子以圆形或柱状按阵列形式分布在封装模块下面 与传统封装技术相比 BGA 引脚可超过 200 即使模块的 I O 引脚数增加 引脚间距并没有增加 从而提高组装成品率 对于功耗 BGA 采用可控塌陷芯 片法焊接 简称 C4 焊接 改善电热性能 采用 BGA 封装的通信模块 体积 更小 散热更加快速 5 2 7邮票孔焊接邮票孔焊接 传统的焊接式封装 与母板连接较为牢固 但引脚密度较低 22 5 3 物联网通信模块物理接口标准化的可行性物联网通信模块物理接口标准化的可行性 物联网通信模块形态多样 对于具体的应用场景 例如消费电子 车载和 抄表等 模块的需求和技术能力要求不同 在接口规格上存在差异 建议对需求较大 技术发展成熟的物联网行业应用 优先开展需求和技术 要求研究 例如先期研究车载通信模块 按照 成熟一个走一个 的原则 待 其他模块技术成熟后陆续展开研究 23 6 物联网通信模块软件接口研究物联网通信模块软件接口研究 6 1 物联网通信模块的软件接口方式物联网通信模块的软件接口方式 在物联网应用中 通信模块与终端的软件接口主要有两种实现方案 基于 AT 命令的方案 及基于 SDK 的方案 以下是两种软件接口方案应用领域的对 比 软件接口方案软件接口方案用途用途应用区