GSM_w_elektronice_cz2.pdf

kurs

Technologia GSM

T EM A T

N U M ER U

Dodatkowe materiały

na CD i FTP

w elektronice (2)

Zestaw uruchomieniowy Sierra

Wireless Q26xx

Kontynuując cykl poświęcony programowalnym modułom GSM,

zajmiemy się ogólną charakterystyką modułów Sierra Wireless oraz

opisem zestawu uruchomieniowego, który posłuży nam przy dalszym

pisaniu, uruchamianiu i testowaniu aplikacji.

Na wstępie zapoznamy się z charaktery-

styką i możliwościami modułów Sierra Wire-

less AirPrime Q26, a następnie z ich specy-

ikacją elektryczną. W ten sposób pokażemy

możliwości, które oferuje konstruktorowi

moduł Sierra Wireless.

– Magistralę równoległą (tylko Q2687

i Q26Extreme).

– Dwa 10-bitowe przetworniki ADC.

– 8-bitowy przetwornik DAC.

– Dwa wejścia przerwań zewnętrznych

INT0 i INT1.

– Interfejs klawiatury 5×5.

– 44 linie cyfrowe GPIO.

– Dwa interfejsy dźwięku analogowego.

– Interfejs dźwięku cyfrowego PCM.

– Wyjście do sterowania buzzerem.

Wszystkie wymienione interfejsy i li-

nie są dostępne poprzez 100-pinowe złącze

typu board-to-board . Oprócz tego dostępne

są linie interfejsu pozwalającego podłączyć

Fot. 1. Wygląd modułu AirPrime Q2687

Specyikacja modułu AirPrime

Q26

Sercem każdego modemu AirPri-

me Q26 ( fot. 1 ) jest procesor ARM9 tak-

towany zegarem 104 MHz i w najgorszym

przypadku dający do dyspozycji 70 MIPS-

ów mocy obliczeniowej. W najlepszym,

z wyłączonym stosem GSM, jest to około

80 MIPS-ów. Pozwala to na obsługę na-

wet tak wymagającego procesu, jak zapis

dźwięku z toru audio do pamięci w for-

macie AMR podczas trwania połączenia

głosowego. Dostępne zasoby pamięciowe

w przypadku najbogatszej modułu ( G me-

mory type ) to pamięć Flash o pojemności

64 Mbit oraz pamięć RAM o pojemności

16 Mbit. Część tej pamięci jest używana

przez system operacyjny kontrolujący pra-

cę modułu – Open AT RTOS , jednak mimo

wszystko dla programisty pozostaje 5,6 MB

pamięci Flash oraz 1 MB pamięci RAM, co

pozwala na tworzenie bardzo zaawansowa-

nych aplikacji.

Moduły AirPrime Q26 zostały prze-

widziane do sterowania innymi urządze-

niami. W tym celu zostały wyposażone

w porty we/wy oraz magistrale danych

znane z tradycyjnych mikrokontrolerów.

Do dyspozycji konstruktora urządzenia

oddano:

– Dwa porty szeregowe UART.

– Interfejs USB 2.0 Slave (full Speer

rate).

– Dwa interfejsy SPI.

– Interfejs I 2 C.

kartę SIM w standardzie 1,8 V lub 3 V, wraz

z funkcją SIM detection oraz interfejs anteny

w postaci gniazda u.l, złącza ICMP lub padu

lutowniczego znajdującego się na górnej

stronie modułu. Wewnętrzną architekturę

modułów z serii AirPrime Q26 przedstawio-

no w postaci schematu blokowego na rys. 2 .

Wymienione wyżej porty wejścia/wyj-

ścia pozwalają w wielu przypadkach na

rys. 2. schemat blokowy modułu AirPrime Q26xx

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2010

Zestaw uruchomieniowy Sierra Wireless Q26xx

Fot. 3. Zestaw uruchomieniowy dla modułów AirPrime Q26xx

biornikiem o dużej mocy, należy zastoso-

wać pośredniczący klucz tranzystorowy.

Na płycie umieszczono dwa żeńskie

złącza typu DB9. Odpowiadają one portom

UART1 i UART2 dostępnym w module Air-

Prime Q26, jednak z poziomami przystoso-

wanymi do standardu RS232, co pozwala

podłączyć je bezpośrednio do komputera.

Dzięki takiemu rozwiązaniu można za po-

średnictwem PC i programu terminalowego

sterować modułem za pomocą komend AT

oraz wgrywać aplikacje. Jeśli chcieliby-

śmy pominąć układy przesuwające poziom

i korzystać z układu UART1 przy napięciu

logicznej jedynki wynoszącym 3,3 V lub

linii GPIO, które są multipleksowane z tym

portem, to należy zmienić pozycję prze-

łącznika UART1 znajdującego się na płycie

tuż obok złącza DB9 z „UART” na „GPIO”.

Tak samo postępujemy w przypadku portu

UART2, jednak tu należy zwrócić uwagę na

to, że logiczna jedynka to 1,8 V. Numery do-

prowadzeń złączy wraz z opisem sygnałów

podano w tab. 1 .

Do wizualizacji stanu pracy stanu mo-

dułu zamontowano diody sygnalizujące

LED dla linii TXD, RXD, RTS, CTS, DTS,

DSR dla UART1 oraz linii TXD, RXD, RTS,

CTS dla UART2.

Oprócz portów UART1 i UART2 na

płycie znajduje się złącze mini USB umoż-

liwiające użycie interfejsu USB 2.0 Slave,

dostępnego na module AirPrime Q26 przez

zewnętrzną aplikację. Po zainstalowaniu

sterownika USB możemy z tego portu korzy-

stać w trybie modemu lub portu szeregowe-

go (komendy AT oraz wgrywanie aplikacji).

Podłączenie urządzenia master jest sygnali-

zowane świeceniem czerwonej diody LED

znajdującej się w pobliżu złącza USB.

zastąpienie mikrokontrolera w projekcie.

Należy jednak wspomnieć, że część linii

GPIO ze względu na skończoną liczbę wy-

prowadzeń ma funkcje wspólne z różnymi

interfejsami, czyli na przykład korzystając

z interfejsu SPI, rezygnujemy z czterech li-

nii GPIO.

Moduły AirPrime Q26 zapewniają cy-

frową transmisję w trybie CSD (14,4 kbps),

serwis SMS, voice audio, a także transmisję

pakietową w zależności od wersji modułu:

GPRS klasy 10 (moduł Q2686), EDGE klasy

10 (moduł Q2687) lub EDGE/UMTS/HSPA

(moduł Q26Extreme). Chociaż te trzy mo-

duły różnią się możliwościami transmisji,

to są ze sobą kompatybilne pod względem

komend AT oraz aplikacji użytkownika.

Więcej szczegółowych informacji na

temat opisywanych peryferii oraz ich para-

metry znajdziemy w dokumentacji modułu

AirPrime Q26 pod tytułem PTS ( Product

Technical Specyication ).

modułami serii AirPrime Q26, czyli Q2686,

Q2687 oraz Q26Extreme. Pozwala ono na

zastosowanie dowolnego z wymienionych

modułów. Zainstalowano również dwie li-

stwy z goldpinami, do których bezpośrednio

doprowadzono wszystkie sygnały dostępne

na złączu 100-pinowym. Pozwala to w pro-

sty sposób podłączyć zewnętrzne urządze-

nia do linii sygnałowych modemu, zgodnie

z potrzebami tworzonej aplikacji. Numery

pinów na listwach są zgodne z numerami

pinów złącza board-to-board i w celu ziden-

tyikowania linii sygnałowych należy się

posłużyć dokumentacją techniczną modułu

AirPrime Q26.

Ważnym elementem, o którym należy

pamiętać podczas podłączania zewnętrz-

nych komponentów, jest przestrzeganie

dopuszczalnych wartości parametrów elek-

trycznych poszczególnych linii. Niestoso-

wanie się do tych zaleceń stwarza ryzyko

trwałego uszkodzenia danego portu lub

nawet całego modułu, dlatego na przykład

chcąc sterować za pomocą linii GPIO od-

Zestaw uruchomieniowy

Chcąc w sposób łatwy i szybki rozpo-

cząć pracę z modułami Sierra Wireless,

mamy do wyboru dwa wyjścia. Jednym

z nich jest zastosowanie, tak jak to miało

miejsce w poprzednim odcinku cyklu, mo-

demu Fastrack Supreme, który jest zbudo-

wany na bazie modułu AirPrime Q26. Wy-

bór taki ma jednak pewną niedogodność

polegającą na braku dostępu do większości

opisywanych wcześniej portów wejścia/

wyjścia, dlatego w dalszej części posłuży-

my się zestawem uruchomieniowym dla

modułów AirPrime Q26. Został on specjal-

nie przygotowany w celu skrócenia czasu

tworzenia projektów, a najlepsze rezultaty

osiąga się podczas tworzenia i testowania

aplikacji wykonanych w M2MStudio .

Płyta ma 100-pinowe złącze typu bo-

ard-to-board , kompatybilne ze wszystkimi

Tab. 1. Doprowadzenia złącz UART1 i UART2

Numer Nazwa sygnału Kierunek Typ

Opis

UART1

1 CT109 (DCD) Wyj. RS232 (V24/V28) Data Carrier Detect

2 CT104 (RXD) Wej.

Receive Data

3 CT103 (TXD) Wyj.

Transmit Data

4 CT108-2 (DTR) Wej.

Data Terminal Ready

5 Masa (GND)

Masa

6 CT107 (DSR) Wyj.

Data Set Ready

7 CT105 (RTS) Wej.

Request To Send

8 CT106 (CTS) Wyj.

Clear To Send

9 Nie używane

UART2

2 CT104 (RXD) Wej. RS232 (V24/V28) Receive Data

3 CT103 (TXD) Wyj.

Transmit Data

5 Masa (GND)

Masa

7 CT105 (RTS) Wej.

Request To Send

8 CT106 (CTS) Wyj.

Clear To Send

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2010

kurs

Zasilanie płyty jest zrealizowane na

dwa sposoby: przy wykorzystaniu zacisków

zasilania lub poprzez złącze USB. Napięcie

podawane na zaciski zasilające nie musi być

koniecznie bardzo dobrze stabilizowane, ale

dla prawidłowej pracy płytki powinno się

mieścić w granicach 7...9 V i być podłączo-

ne zgodnie z zaznaczoną na płycie polary-

zacją. Wydajność prądowa źródła zasilające-

go nie powinna być niższa niż 500 mA. Jeśli

do gniazda USB na płycie uruchomieniowej

połączone zostanie urządzenie USB master

(np. komputer PC), to nie ma konieczności

podłączania zewnętrznego zasilania. Zasi-

lanie płyty uruchomieniowej jest również

możliwe przy równoczesnym podłączeniu

dwóch źródeł: gniazda USB i zasilania ze-

wnętrznego, jednakże zaleca się korzystanie

z tylko z jednego źródła zasilania w danej

chwili. Oznacza to, że przy użyciu USB za-

lecane jest odłączenie zasilania zewnętrz-

nego.

Zabezpieczenie urządzenia Master

USB zrealizowano z użyciem diody zabez-

pieczającej. Stan, w którym płyta jest zasi-

lona poprawnie, jest sygnalizowany zapa-

leniem się zielonej diody LED oznaczonej

symbolem POWER, natomiast zasilenie

samego modułu następuje po ustawieniu

przełącznika ON/OFF w pozycji ON. Na

zielono zaświeci się wtedy dioda Flash sy-

gnalizująca pracę modułu. W przypadku

gdy moduł zaloguje się do sieci, dioda ta

zacznie migać.

Ważnym aspektem dotyczącym układu

zasilania modułów GSM jest występowanie

podczas transmisji dużych prądów impul-

sowych dochodzących nawet do 2 A, pod-

czas gdy średni prąd pobierany przez moduł

wynosi ok. 200...300 mA. Impuls w zależ-

ności od rodzaju transmisji trwa 577 Ms

(GPRS class 2) lub 1154 Ms (GPRS class 10)

z przerwą 4,615 ms ( rys. 4 ).

Pobór prądu ma charakter impulsowy

i dlatego nie musimy stosować stabilizatora

napięcia o dużej wydajności prądowej, wy-

starczy użycie odpowiedniej pojemności,

która będzie pełnić funkcję bufora energii.

W przypadku zestawu startowego zastoso-

wano w tym celu superkondensator CAP-XX

charakteryzujący się stosunkowo dużą po-

jemnością oraz małą rezystancją wewnętrz-

ną (ESR). Parametry te sprawiają, że potrai

on zmagazynować i w krótkim czasie oddać

odpowiednią ilość energii do modemu. Mię-

dzy innymi również dzięki takiemu rozwią-

zaniu możliwe jest zasilanie płytki poprzez

USB.

Na spodniej stronie płyty umieszczono

złącze karty SIM. Obsługiwane są obecnie

wszystkie dostępne u operatorów typy kart

SIM, czyli zarówno te pracujące z napię-

ciami 1,8 V, jak i 3 V. Obecna wersja płytki

nie zapewnia w złączu sygnału SIMPRESS

odpowiadającego za detekcję włożenia i wy-

rys. 4. Przebiegi napięcia oraz prądu zasilania pokazujące impulsy występujące

podczas transmisji

Tab. 2. Wyprowadzenia złącza karty SIM

Nazwa

sygnału

Kierunek Typ

Stan po

wyzer.

Opis

Współdzie-

lona z ...

SIM-CLK 14 Wyj.

0 SIM Clock Nie

SIM-RST 13 Wyj.

0 SIM Reset Nie

SIM-IO 11 Wej./wyj.

2,9/1,8 V

Pull-up SIM Data Nie

SIM-VCC 9 Wyj.

SIM Power

Supply

Nie

SIMPRES 12 Wej. 1,8 V -

SIM Card

Detect

GPIO18

jęcia karty SIM. Linie sygnałowe interfejsu

SIM modułu AirPrime Q26 wraz z numera-

mi pinów przedstawiono w tab. 2 .

Ostatnimi elementami zestawu urucho-

mieniowego, które jeszcze nie zostały opi-

sane, są to przycisk Reset oraz przełącznik

stanu pracy Boot/Normal .

Przycisk Reset , jak świadczy sama na-

zwa, służy do zerowania modułu AirPri-

me Q26, natomiast przełącznik Boot/Normal

powinien być przełączony w pozycję Nor-

mal podczas normalnej pracy modułu lub

Boot podczas aktualizacji irmware’u przy

zastosowaniu specjalnego oprogramowania

serwisowego.

rys. 5. Parametry transmisji szeregowej

Uruchomienie zestawu

Pierwszym krokiem, jaki należy wy-

konać w celu uruchomienia zestawu, jest

podłączenie anteny GSM do modułu Air-

Prime Q26 oraz jego poprawna instalacja

w odpowiednim złączu na płycie. Jedynym

źródłem masy dla modułu są cztery meta-

lowe nóżki obudowy ekranującej moduł,

więc należy zapewnić jak najlepszy kon-

takt elektryczny pomiędzy nóżkami mo-

dułu a metalizacją otworów płyty. Dobrym

rozwiązaniem jest przylutowanie na stałe

jednej z nóżek. Następnie umieszczamy

kartę SIM w przeznaczonym do tego złą-

czu, a port szeregowy UART1 na płycie

demonstracyjnej łączymy kablem szerego-

wym z portem RS232 komputera PC. Nale-

ży pamiętać, aby przełącznik dla tego portu

na płycie był ustawiony w pozycji UART.

Ostatni etap to zasilenie płyty poprzez po-

danie odpowiedniego napięcia na zaciski

zasilające lub wykorzystanie gniazda mini

USB oraz uruchomienie modułu za pomo-

cą przełącznika ON/OFF.

Teraz pozostaje nam tylko uruchomić

opisany w poprzednim odcinku program

Espresso i przetestować połączenie z mo-

dułem. Można do tego wykorzystać do-

wolny program terminalowy, na przykład

HyperTerminal . Parametry transmisji po-

kazano na rys. 5 . Po wydaniu komendy AT

moduł powinien odpowiedzieć OK .

Tak przygotowany zestaw będziemy

wykorzystywać w kolejnych odcinkach

cyklu, gdzie stopniowo będziemy wdrażać

się w tajniki programowania modułu przy

użyciu środowiska M2M Studio.

Więcej informacji na temat produktów

Sierra Wireless można znaleźć na stronach

producenta www.sierrawireless.com lub

kontaktując się z irmą ACTE Sp. z o.o.,

która jest oicjalnym dystrybutorem opisy-

wanych produktów oraz zapewnia pełne

wsparcie techniczne.

Adrian Chrzanowski

Acte sp. z o.o.

ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2010

Numer

dopr.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: