GSM_w_elektronice_cz2.pdf
(
4320 KB
)
Pobierz
Elektronika Praktyczna
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
64
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
65
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.
66
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 4/2010
Numer
dopr.
Plik z chomika:
insane2t
Inne pliki z tego folderu:
GSM_dla_elektronice_cz1.pdf
(421 KB)
GSM_w_elektronice_cz2.pdf
(4320 KB)
GSM_w_elektronice_cz3.pdf
(917 KB)
GSM_w_elektronice_cz4.pdf
(696 KB)
GSM_w_elektronice_cz5.pdf
(412 KB)
Inne foldery tego chomika:
APARATURA pomiarowa
ARDUINO
Automatyka i PLC
Czasopisma
Elektronika Audio
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin