第五节 通信子系统的硬件电路设计.ppt

1,无线终端设计技术,章科峰,五、通信子系统的硬件电路设计,现在无线模块品种众多，对于初次进行方案设计的人员来说，难以抉择。常规的无线模块分成GPRS、CDMA、GSM、EDGE、3G（CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA）等模块。这些无线模块广泛应用于无线数据传输，电力GPRS（CDMA）通信系统、铁路GPRS（CDMA）通信系统，无线抄表，无线监控，GPRS智能交通系统、金融机具，无线抄表，无线监控，GPS车载终端，GPS车辆管理定位系统，汽车防盗，家庭防盗，门禁系统，无线公话，短信息软件，短信平台，无线广告牌等无线远程监控领域等行业。其中有些模块是不带TCP/IP协议的。随着产业的发展和技术的进步，现在大多数无线模块都内置了协议。由于GPRS的网络分布更为广泛，大多数的客户倾向于选择使用GPRS模块，而且现在GPRS模块同GSM模块价格已经非常接近了。随着国家在铁路、公路等基建项目的重点投资扩展和无线、手持项目的发展运用，无线领域的通讯业务也会随之有较大的增长空间，也为如火如荼开展的3G业务，打下良好的应用基础。,目前市场上无线模块大致有如下品牌：西门子、华为、摩托罗拉、飞图、展迅、Enfora、明基、SIMCOM、Wavecom、联芯科技等，各家产品均有不同的优势。西门子作为老牌的模块生产企业，它的口碑在业界还是不错的，如MC55I功能丰富、性能稳定；同样如摩托罗拉的G24模块，它的功能非常强大，当然此两款模块价格也是比较高的。相对来说BENQ的M23G和华为的GTM900B模块性价比较高，特别是华为的GTM900B模块，近年在行业内得到了越来越多的认可，性能稳定，返修率很低。还有一个优势，就是在硬件上它可以同西门子的TC35I、MC39I进行互换，对于想降低生产成本的模块用户来说非常方便。飞图和展迅的模块也都具有非常强的低成本、高性价比优势。,相对来说GPRS模块，西门子的MC39I、MC55I、摩托罗拉的G24返修率非常低，客户接受和认可度高。而从最近一年的情况分析来看，华为的GTM900B模块逐渐占据了较高的市场份额，其返修率也非常低，作为性价比很高的一款产品，非常适合对价格敏感的客户群选用。对于GSM模块，则推荐客户选用西门子的TC35I模块。CDMA模块则推荐使用华为的CM320，性价比相对较高。西门子的无线模块由于推出较早，功能强大，性能稳定，用户也较多，但市场上也出现了很多“水货”和“翻新货”，质量和维保就难以得到保证。所以建议用户不要为了表面上看起来便宜了十几块钱而增大了风险，购买此类产品还是要在正规的代理商或专业经销商处购买。,无线模块常规的配套产品通常有以下几种：模块插座，又称FPC连接器，用于连接模块和线路板，不同的模块往往使用不同规格的插座，常用的有40Pin、50Pin、60Pin和70Pin；排线，又称柔性电缆、补强板，用于连接模块上自带的插座和模块插座，分进口和国产两类；天线，常用的有吸盘天线、棒状天线、T型天线、尺状天线、拇指天线等多种形式，对常规客户来说天线的增益和驻波比是最关注的两项技术指标。配合GPRS和CDMA，频率有450/850/900/1800和1900MHz；通常增益在2-2.5dBi，3.5dBi以上的增益需定制，一些偏远地区遇到GPRS或CDMA信号偏弱的问题可以尝试选择高增益天线加以解决，能取得较好的效果；转接线，又叫馈线，射频连接线，用于连接天线和模块，接口通常有MMCX、IPEX和SMA等，又分进口和国产两类；SIM卡座，有翻盖和抽屉式，通常有6针、8针的簧片。好的SIM卡座簧片设计科学合理，使用自动冲压机加工成型，精度高，触点排列整齐如一，弹力强且匀称，手感一致，且采用全自动镀金流水线进行触点镍上镀耐磨金，质量好，理化性能稳定，镀层厚度是普通镀金的数倍，耐摩性能好。,3G模块-LC6311+,1、3G模块介绍,LC6311是联芯科技推出的业内首款TD-HSDPA&GGE无线模块产品，广泛应用于：TD-HSDPA与GGE双模，支持系统间跨网自动无缝切换，在TD-HSDPA制式下，下行数据传输速率可达到2.8Mbps；支持在TD-SCDMA制式下的上下行非对称数据传输能力，上下行数据传输速率可分别达到384Kbps；支持UART和USB两种通信接口，使用更为方便和灵活，可以满足不同主控设备的需求；采用2.7mm装配高度的超薄设计，使其可以方便应用于智能手机和各类数据卡中；内部集成H.324协议栈，使得视频电话的功能实现更为简单；内部集成TCP/IP协议，可以方便连接Internet，可以广泛应用不同的行业领域。,应用领域：智能手机和各类数据卡视频监控调度导航仪器仪表无线路由,2、LC6311(+)3G模块系统框图,（1）射频部分：TD-SCDMA射频收发信机GSM射频收发信机射频开关TD射频功放GGE射频功放26MHz压控振荡器,（2）模拟基带部分：模拟基带芯片，内部集成音频CODEC和电源管理单元。,（3）数字基带部分：数字基带芯片MicronMCP存储器，包含NANDFLASH和SDRAM,射频子系统包括射频收发信机（OthelloTx/Rx），功放，收发开关和滤波器等，主要实现无线射频信号和模拟基带信号之间的变换；模拟基带子系统(Typhoon-LCR)集成了数模转换器，PMU，Audio电路等三部分功能，数模转换器实现了模拟基带和数字基带信号的变换；PMU模块包含了很多路分立的不同电压电流的供电单元，能够满足整个硬件平台电源供给需求；Audio部分电路实现了音频的编解码，支持立体声和多种采样速率。数字基带子系统包括LemansLCR处理器和存储器，LemansLCR维护和管理整个硬件系统，它内部集成了两个处理器内核，DSP内核BlackFin运行物理层协议和AMR编解码，MCU内核ARM926EJS运行高层协议，并且通过对外接口与外部通讯。外部接口提供产品的对外物理上的连接，包括电源输入、音频信号、通讯接口、控制信号和调试接口等。,3、3G模块功能简介,43G模块应用接口描述,LC6311的应用接口包括一个60脚0.5mm间距的板对板连接器（Connector）、一个天线连接器（AntennaConnector）通过板对板连接器和天线连接器，LC6311可以方便的嵌入到TD-HSDPA&GGE无线应用系统中；通过射频测试口，可以进行射频指标的测试。60pinB-B板对板连接器（型号：为NAIS公司的AXK6F60345YJ（Header）；与其配套使用的Socket为AXK5F60545YJ）包括下列接口：（1）电源：单一电源3.34.5V。（2）两个串行口：两个UART口，其中一个用于与主机通讯，另一个用于软件更新。（3）两路模拟音频输入接口，三路模拟音频输出接口：可以外接RECEIVER、MICPHONE、SPEAKER和耳麦。（4）USIM卡接口：一个USIM卡接口，支持1.8V和3V卡。（5）USB接口：支持USB2.0协议，可作为通信口或软件更新。（6）控制信号：其他控制信号包括开机信号，各种状态指示信号和中断信号等。,5、引脚及功能描述,6、3G模块电源设计,LC6311+采用单一电源输入Vbat，电压范围3.34.2V。该电源供给射频部分和模拟基带的PMU单元，前者用于射频收发，后者提供系统中需要的各种电源。在板对板连接器上有5个专用管脚用于LC6311+电源输入Vbat、8个地管脚GND、1个开机信号、1个复位信号和1个上电指示信号，具体描述如下表所示：,7、3G模块UART1和UART2接口,LC6311+提供两个UART接口：UART1和UART2。UART1用作与主机的通讯口，其速率缺省为115.2kbps，可以采用相关AT指令动态配置从9600bps到921.6kbps,UART2用作软件下载，通讯速率为115.2kbps。,为了方便LC6311+软件升级，建议用户将UART2_TX和UART2_RX两根数据线从模块的连接器上引出来，但不要连接到其它处理器上。通过UART2进行软件升级的过程为：设置Download_mode为低，将模块上电，POWERON信号为高，模块启动，模块检测到Download_mode信号为低，会尝试从UART2口下载，在一定的时间内如果从UART2_RX上检测到同步字节，程序进入软件下载流程。,8、3G模块USB接口,LC6311+的USB接口可以作为为通讯口、调试口或下载口，作为USBDevice设备，遵循USB2.0协议规范，最高速率支持FULLSPEED(12Mbps)。作为下载口时可以对模块软件进行更新，下载速度比UART2更快。,其中VUSB_IN电源应在使用USB通信口之前加电，并建议在电源稳定1ms后再对USB口进行配置和使用。模块开机时，系统会根据COM_SEL2:1两位信号的状态选择通信口，如果COM_SEL2:1配置通信口为USB接口，系统开机后会进行USB相关配置，这时需要在开机之前加上USB电源，否则会影响配置过程。通过USB进行软件升级的过程为：设置Download_mode为高，将模块上电，POWERON信号置高，模块启动，模块检测到Download_mode信号为高，会尝试从USB口下载，在一定的时间内如果从USB上握手成功，程序进入软件下载流程。在实际应用中，USB口多被连接至外部处理器的USB口进行数据传输，这种情况下的模块升级需要外部处理器透传数据进行配合。或者可以在外部电路添加USB开关实现模块的USB端口切换。,93G模块音频接口,LC6311+提供两组模拟音频输入接口和三组模拟音频输出接口，模拟音频输入接口为MICP1/MICN1和MICP2，模拟音频输出接口为SPEARKER、EARPHONE和RECEIVER，它们之间通过AT指令进行切换。RECEIVER和耳机信号都可以驱动32欧姆负载，SPEAKER可以驱动8欧姆负载。模拟音频接口还提供一个电源做为MICPHONE的偏置电源。,耳机麦克采用单端输入，语音输出是左右声道，jacksense是耳机插拔检测信号,103G模块USIM卡接口,基带处理器提供一个USIM卡接口，该接口兼容ISO7816IC卡标准。