第五節(jié) 通信子系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

1、1 無(wú)線終端設(shè)計(jì)技術(shù)無(wú)線終端設(shè)計(jì)技術(shù) 章科峰章科峰 五、通信子系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 現(xiàn)在無(wú)線模塊品種眾多，對(duì)于初次進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的人員來(lái) 說(shuō)，難以抉擇。常規(guī)的無(wú)線模塊分成GPRS、CDMA、GSM、 EDGE、3G（CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA）等模 塊。這些無(wú)線模塊廣泛應(yīng)用于無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，電力GPRS （CDMA）通信系統(tǒng)、鐵路GPRS（CDMA）通信系統(tǒng)，無(wú) 線抄表，無(wú)線監(jiān)控，GPRS智能交通系統(tǒng)、金融機(jī)具，無(wú)線 抄表，無(wú)線監(jiān)控，GPS車載終端，GPS車輛管理定位系統(tǒng)， 汽車防盜，家庭防盜，門(mén)禁系統(tǒng)，無(wú)線公話，短信息軟件， 短信平臺(tái)，無(wú)線廣告牌等無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域等行業(yè)。其中

2、有些模塊是不帶TCP/IP協(xié)議的。 隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在大多數(shù)無(wú)線模塊都內(nèi) 置了協(xié)議。由于GPRS的網(wǎng)絡(luò)分布更為廣泛，大多數(shù)的客戶 傾向于選擇使用GPRS模塊，而且現(xiàn)在GPRS模塊同GSM模 塊價(jià)格已經(jīng)非常接近了。隨著國(guó)家在鐵路、公路等基建項(xiàng) 目的重點(diǎn)投資擴(kuò)展和無(wú)線、手持項(xiàng)目的發(fā)展運(yùn)用，無(wú)線領(lǐng) 域的通訊業(yè)務(wù)也會(huì)隨之有較大的增長(zhǎng)空間，也為如火如荼 開(kāi)展的3G業(yè)務(wù)，打下良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。 目前市場(chǎng)上無(wú)線模塊大致有如下品牌：西門(mén)子、華為、摩 托羅拉、飛圖、展迅、Enfora、明基、SIMCOM、 Wavecom、聯(lián)芯科技等，各家產(chǎn)品均有不同的優(yōu)勢(shì)。西門(mén) 子作為老牌的模塊生產(chǎn)企業(yè)，它的口碑在

3、業(yè)界還是不錯(cuò)的， 如MC55I功能豐富、性能穩(wěn)定；同樣如摩托羅拉的G24模塊， 它的功能非常強(qiáng)大，當(dāng)然此兩款模塊價(jià)格也是比較高的。 相對(duì)來(lái)說(shuō)BENQ的M23G和華為的GTM900B模塊性價(jià)比較高， 特別是華為的GTM900B模塊，近年在行業(yè)內(nèi)得到了越來(lái)越 多的認(rèn)可，性能穩(wěn)定，返修率很低。還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是 在硬件上它可以同西門(mén)子的TC35I、MC39I進(jìn)行互換，對(duì)于 想降低生產(chǎn)成本的模塊用戶來(lái)說(shuō)非常方便。飛圖和展迅的 模塊也都具有非常強(qiáng)的低成本、高性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。 相對(duì)來(lái)說(shuō)GPRS模塊，西門(mén)子的MC39I、MC55I、摩托羅拉 的G24返修率非常低，客戶接受和認(rèn)可度高。而從最近一年 的情況分析來(lái)看

4、，華為的GTM900B模塊逐漸占據(jù)了較高的 市場(chǎng)份額，其返修率也非常低，作為性價(jià)比很高的一款產(chǎn) 品，非常適合對(duì)價(jià)格敏感的客戶群選用。對(duì)于GSM模塊， 則推薦客戶選用西門(mén)子的TC35I模塊。CDMA模塊則推薦使 用華為的CM320，性價(jià)比相對(duì)較高。西門(mén)子的無(wú)線模塊由 于推出較早，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，用戶也較多，但市場(chǎng) 上也出現(xiàn)了很多“水貨”和“翻新貨”，質(zhì)量和維保就難 以得到保證。所以建議用戶不要為了表面上看起來(lái)便宜了 十幾塊錢(qián)而增大了風(fēng)險(xiǎn)，購(gòu)買(mǎi)此類產(chǎn)品還是要在正規(guī)的代 理商或?qū)I(yè)經(jīng)銷商處購(gòu)買(mǎi)。 無(wú)線模塊常規(guī)的配套產(chǎn)品通常有以下幾種：模塊插座，又稱 FPC連接器，用于連接模塊和線路板，不同的模塊

5、往往使用不同 規(guī)格的插座，常用的有40Pin、50Pin、60Pin和70Pin；排線， 又稱柔性電纜、補(bǔ)強(qiáng)板，用于連接模塊上自帶的插座和模塊插座， 分進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩類；天線，常用的有吸盤(pán)天線、棒狀天線、T 型天線、尺狀天線、拇指天線等多種形式，對(duì)常規(guī)客戶來(lái)說(shuō)天線 的增益和駐波比是最關(guān)注的兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。配合GPRS和CDMA， 頻率有450/850/900/1800和1900MHz；通常增益在2-2.5dBi， 3.5dBi以上的增益需定制，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)遇到GPRS或CDMA信號(hào) 偏弱的問(wèn)題可以嘗試選擇高增益天線加以解決，能取得較好的效 果；轉(zhuǎn)接線，又叫饋線，射頻連接線，用于連接天線和模塊， 接

6、口通常有MMCX、IPEX和SMA等，又分進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩類； SIM卡座，有翻蓋和抽屜式，通常有6針、8針的簧片。好的 SIM卡座簧片設(shè)計(jì)科學(xué)合理，使用自動(dòng)沖壓機(jī)加工成型，精度高， 觸點(diǎn)排列整齊如一，彈力強(qiáng)且勻稱，手感一致，且采用全自動(dòng)鍍 金流水線進(jìn)行觸點(diǎn)鎳上鍍耐磨金，質(zhì)量好，理化性能穩(wěn)定，鍍層 厚度是普通鍍金的數(shù)倍，耐摩性能好。 3G 模塊-LC6311+ 1、3G 模塊介紹 LC6311是聯(lián)芯科技推出的業(yè)內(nèi)首款TD-HSDPA&GGE 無(wú)線模塊產(chǎn)品， 廣泛應(yīng)用于： TD-HSDPA 與GGE 雙模，支持系統(tǒng)間跨網(wǎng)自動(dòng)無(wú)縫切換， 在TD-HSDPA 制式下，下行數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到2.8Mbps

7、； 支持在TD-SCDMA 制式下的上下行非對(duì)稱數(shù)據(jù)傳輸能力，上下 行數(shù)據(jù)傳輸速率可分別達(dá)到384Kbps； 支持UART 和USB 兩種通信接口，使用更為方便和靈活，可以滿 足不同主控設(shè)備的需求； 采用2.7mm 裝配高度的超薄設(shè)計(jì)，使其可以方便應(yīng)用于智能手 機(jī)和各類數(shù)據(jù)卡中； 內(nèi)部集成H.324協(xié)議棧，使得視頻電話的功能實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單； 內(nèi)部集成TCP/IP 協(xié)議，可以方便連接Internet， 可以廣泛應(yīng)用 不同的行業(yè)領(lǐng)域。 應(yīng)用領(lǐng)域： 智能手機(jī)和各類數(shù)據(jù)卡 視頻監(jiān)控 調(diào)度導(dǎo)航 儀器儀表 無(wú)線路由 2、LC6311(+)3G模塊系統(tǒng)框圖 （1）射頻部分： TD-SCDMA射頻收發(fā)信機(jī) GS

8、M射頻收發(fā)信機(jī) 射頻開(kāi)關(guān) TD射頻功放 GGE射頻功放 26MHz壓控振蕩器 （2）模擬基帶部分： 模擬基帶芯片，內(nèi)部集 成音頻CODEC和電源管 理單元。 （3）數(shù)字基帶部分： 數(shù)字基帶芯片 MicronMCP存儲(chǔ)器，包 含NANDFLASH和 SDRAM 射頻子系統(tǒng)包括射頻收發(fā)信機(jī)（OthelloTx/Rx），功放， 收發(fā)開(kāi)關(guān)和濾波器等，主要實(shí)現(xiàn)無(wú)線射頻信號(hào)和模擬基帶 信號(hào)之間的變換； 模擬基帶子系統(tǒng)(Typhoon-LCR)集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換器，PMU， Audio電路等三部分功能，數(shù)模轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)了模擬基帶和數(shù) 字基帶信號(hào)的變換；PMU模塊包含了很多路分立的不同電 壓電流的供電單元，能夠滿足

9、整個(gè)硬件平臺(tái)電源供給需求； Audio部分電路實(shí)現(xiàn)了音頻的編解碼，支持立體聲和多種采 樣速率。 數(shù)字基帶子系統(tǒng)包括LemansLCR處理器和存儲(chǔ)器， LemansLCR維護(hù)和管理整個(gè)硬件系統(tǒng)，它內(nèi)部集成了兩個(gè) 處理器內(nèi)核，DSP內(nèi)核BlackFin運(yùn)行物理層協(xié)議和AMR編 解碼，MCU內(nèi)核ARM926EJS運(yùn)行高層協(xié)議，并且通過(guò)對(duì)外 接口與外部通訊。 外部接口提供產(chǎn)品的對(duì)外物理上的連接，包括電源輸入、 音頻信號(hào)、通訊接口、控制信號(hào)和調(diào)試接口等。 3、3G模塊功能簡(jiǎn)介 43G模塊應(yīng)用接口描述 LC6311的應(yīng)用接口包括一個(gè)60腳0.5mm間距的板對(duì)板連接 器（Connector）、一個(gè)天線連接器

10、（AntennaConnector） 通過(guò)板對(duì)板連接器和天線連接器，LC6311可以方便的嵌入 到TD-HSDPA&GGE無(wú)線應(yīng)用系統(tǒng)中；通過(guò)射頻測(cè)試口，可 以進(jìn)行射頻指標(biāo)的測(cè)試。 60pinB-B板對(duì)板連接器（型號(hào)：為NAIS公司的 AXK6F60345YJ（Header）；與其配套使用的Socket為 AXK5F60545YJ）包括下列接口： （1）電源：?jiǎn)我浑娫?.34.5V。 （2）兩個(gè)串行口：兩個(gè)UART口，其中一個(gè)用于與主機(jī)通 訊，另一個(gè)用于軟件更新。 （3）兩路模擬音頻輸入接口，三路模擬音頻輸出接口：可 以外接RECEIVER、MICPHONE、SPEAKER和耳麥。 （4）US

11、IM卡接口：一個(gè)USIM卡接口，支持1.8V和3V卡。 （5）USB接口：支持USB2.0協(xié)議，可作為通信口或軟件更 新。 （6）控制信號(hào)：其他控制信號(hào)包括開(kāi)機(jī)信號(hào)，各種狀態(tài)指 示信號(hào)和中斷信號(hào)等。 5、引腳及功能描述 6、3G模塊電源設(shè)計(jì) LC6311+采用單一電源輸入Vbat，電壓范圍 3.34.2V。該電源供給射頻部分和模擬基帶的 PMU單元，前者用于射頻收發(fā)，后者提供系統(tǒng) 中需要的各種電源。 在板對(duì)板連接器上有5個(gè)專用管腳用于LC6311+ 電源輸入Vbat、8個(gè)地管腳GND、1個(gè)開(kāi)機(jī)信號(hào)、 1個(gè)復(fù)位信號(hào)和1個(gè)上電指示信號(hào)，具體描述如下 表所示： 7、3G模塊UART1和UART2接口

12、 LC6311+提供兩個(gè)UART接口：UART1和UART2。 UART1用作與主機(jī)的通訊口，其速率缺省為 115.2kbps，可以采用相關(guān)AT指令動(dòng)態(tài)配置從 9600bps到921.6kbps UART2用作軟件下載，通訊速率為115.2kbps。 為了方便LC6311+軟件升級(jí)，建議用戶將UART2_TX和 UART2_RX兩根數(shù)據(jù)線從模塊的連接器上引出來(lái)，但不要連 接到其它處理器上。通過(guò)UART2進(jìn)行軟件升級(jí)的過(guò)程為： 設(shè)置Download_mode為低，將模塊上電，POWERON信號(hào) 為高，模塊啟動(dòng)，模塊檢測(cè)到Download_mode信號(hào)為低， 會(huì)嘗試從UART2口下載，在一定的時(shí)間

13、內(nèi)如果從UART2_RX 上檢測(cè)到同步字節(jié)，程序進(jìn)入軟件下載流程。 8、3G模塊USB接口 LC6311+的USB接口可以作為為通訊口、 調(diào)試口或下載口，作為USB Device設(shè)備， 遵循USB2.0協(xié)議規(guī)范，最高速率支持 FULLSPEED(12Mbps)。作為下載口時(shí)可 以對(duì)模塊軟件進(jìn)行更新，下載速度比 UART2更快。 其中VUSB_IN電源應(yīng)在使用USB通信口之前加電，并建議 在電源穩(wěn)定1ms后再對(duì)USB口進(jìn)行配置和使用。模塊開(kāi)機(jī)時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)COM_SEL2:1兩位信號(hào)的狀態(tài)選擇通信口，如 果COM_SEL2:1配置通信口為USB接口，系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后會(huì)進(jìn) 行USB相關(guān)配置，這時(shí)需要在

14、開(kāi)機(jī)之前加上USB電源，否則 會(huì)影響配置過(guò)程。 通過(guò)USB進(jìn)行軟件升級(jí)的過(guò)程為：設(shè)置Download_mode為 高，將模塊上電，POWERON信號(hào)置高，模塊啟動(dòng)，模塊 檢測(cè)到Download_mode信號(hào)為高，會(huì)嘗試從USB口下載， 在一定的時(shí)間內(nèi)如果從USB上握手成功，程序進(jìn)入軟件下 載流程。 在實(shí)際應(yīng)用中，USB口多被連接至外部處理器的USB口進(jìn)行 數(shù)據(jù)傳輸，這種情況下的模塊升級(jí)需要外部處理器透?jìng)鲾?shù) 據(jù)進(jìn)行配合?；蛘呖梢栽谕獠侩娐诽砑覷SB開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)模塊 的USB端口切換。 93G模塊音頻接口 LC6311+提供兩組模擬音頻輸入接口和三 組模擬音頻輸出接口，模擬音頻輸入接口 為MICP1/MICN1和MICP2，模擬音頻輸 出接口為SPEARKER、EARPHONE和 RECEIVER，它們之間通過(guò)AT指令進(jìn)行切 換。RECEIVER和耳機(jī)信號(hào)都可以驅(qū)動(dòng)32 歐姆負(fù)載，SPEAKER可以驅(qū)動(dòng)8歐姆負(fù)載。 模擬音頻接口還提供一個(gè)電源做為 MICPHONE的偏置電源。 耳機(jī)麥克采用單端輸入，語(yǔ)音輸出是左 右聲道，jacksense是耳機(jī)插拔檢測(cè)信號(hào) 10 3G模塊USIM卡接口 基帶處理器提供一個(gè)USIM卡接口，該接 口兼容ISO 7816IC卡標(biāo)