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Air724UG_模块硬件设计手册_V2.2

时间:2023-01-04 05:00:01 1608b1贴片电容tvs二极管字符2kv高频贴片电容贴片电阻f7

1. 绪论

定义了本文档Air724UG通过本文档的帮助,结合我们的应用手册和用户指导书,客户可以快速应用模块及其硬件接口规范、电气特性和机械细节Air724UG无线应用模块。

2.综述

2.1 型号信息

表格1:模块支持频段列表

型号 Air724UG-NFM Air724UG-NFC Air724UG-MFM Air724UG-MFC
LTE-FDD B1/B3/B5/B8 B1/B3/B5/B8 B1/B3/B5/B8 B1/B3/B5/B8
LTE-TDD B34/B38/B39/B40/B41 B34/B38/B39/B40/B41 B34/B38/B39/B40/B41 B34/B38/B39/B40/B41
VOLTE 支持 支持 支持 支持
Camera 支持 支持 支持 支持
模拟语音 支持 支持 支持 支持
贴片SIM卡 无内置贴片SIM卡 无内置贴片SIM卡 内置移动贴片SIM卡 内置移动贴片SIM卡
蓝牙/WiFi scan 支持 不支持 支持 不支持
模块尺寸 24*24mm 24*24mm 24*24mm 24*24mm
封装 邮票孔 LGA 邮票孔 LGA 邮票孔 LGA 邮票孔 LGA

2.2 主要性能

特征 说明
支持频段 见表2模块型号信息介绍
发射功率 ? LTE-TDD:Class3(23dBm 1/-3dB) ?LTE-FDD:Class3(23dBm±2dB)
供电 ? VBAT 3.3V ~ 4.3V,典型值3.8V
LTE特性 ? 最大支持non-CA CAT1 ? 支持VOLTE ? 支持1.4~20MHz射频带宽 ? LTE-FDD:最大上行速率 5Mbps,最大下行速率 10Mbps ? LTE-TDD:上下行配置2 最大上行速率 2Mbps,最大下行速率 8Mbps ? LTE-TDD:上下行配置1 最大上行速率 4Mbps,最大下行速率 6Mbps
网络协议的特点 ? 已支持TCP/UDP/PPP/FTP/HTTP/NITZ/CMUX/NDIS/NTP/HTTPS/PING/FTPS/FILE/MQTT ? SMTP/SMTPS/MMS/DTMF开发中
USIM卡接口 ? 支持USIM/SIM卡:1.8V和3V
USB接口 ? 兼容 USB 2.0(只支持模式)数据传输速率最大 480Mbps ? 用于AT指令、数据传输、软件调试、软件升级 ? USB 虚拟串口驱动:支持Windows 7/8.1/10,Linux 2.6.x/3.x/4.1, Android 4.x/5.x/6.x/7.x 在操作系统下 USB 驱动
串口 UART1: ? 用于AT命令和数据传输 ? 最大波特率921600bps,默认115200bps ? 支持硬件流控(CTS/RTS) UART2: ? 用于下载软件和射频校准,也用于与内部蓝牙通信 HOST UART: ? 输出调试信息 ZSP UART: ? 输出调试信息
SPI Camera ? 支持
SPI LCD ? 支持
键盘 ? 支持6*6扫描键盘
天线接口 ? 特征阻抗50欧姆
物理特性 ? 尺寸: Air724UG:24mm*24mm*2.3mm ? 重量:约2.6g
温度范围 ? -35°C~ 70°C ? -40极限工作温度°C~ 85°C
RoHS ? 所有设备完全一致RoHS标准
封装 ? 117个管脚,实际管脚见管脚图

2.3 功能框图

下图为Air724UG模块功能框图阐述了其主要功能:
? 存储器
? 射频部分
? 电源管理
? 接口部分

2.4 评估版

合宙提供测试和使用模块,合宙提供了一套评估板.

3.应用接口

模块采用LCC封装,117个SMT以下章节将详细说明焊盘管脚Air724UG各接口的功能。

3.1 管脚描述


图表2:Air724UG管脚排列图(正视图)
点击查看Air724UG高清管脚图

表2:管脚描述

电源
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述/td> 电压域 备注
VBAT 59 60 PI 模块主电源VBAT=3.3V~4.3V VBAT 1.模块在突发模式下的最大负载电流有1.8A 2.电压低于3.3V时射频指标会恶化
V_GLOBAL_1V8 65 ON PO 输出1.8V IOmax=50mA V_GLOBAL_1V8 1.如果不用则悬空 2.如果用这个管脚给外部供电, 推荐并联一个2~4.7uF的去耦电容, 负载电流不要超过50mA
VMMC 24 ON PO 输出1.6-3.2V, 默认电压是3.1V, IOmax=150mA VMMC 给MMC供电,如果不用则悬空
VCC_CAMA 79 OFF PO 输出1.6-3.2V, 给Camera 提供模拟电压, 默认是1.8V, IOmax=100mA VCC_CAMA 给Camera供电; 如果不用则悬空
VCC_CAMD 80 OFF PO 输出1.4-2.1V, 给Camera 提供数字电压, 默认是1.8V, IOmax=100mA VCC_CAMD 给Camera供电; 如果不用则悬空
VCC_LCD 81 OFF PO 输出1.6-3.3V, 默认电压是1.8V, IOmax=200mA VCC_LCD 给LCD供电; 如果不用则悬空
GND 2 13 17 20 23 33 44 45 47 48 61 62 77 100 107 108 109 116 117 GND 模块地
开关
管脚名 管脚 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
PWRKEY 68 INPUT PULL_UP I 模块开机/关机控制脚, 内部上拉到VBAT VBAT 1. 关机状态下把管脚拉低1.5s以上模块开机 2. 开机状态下把管脚拉低1.5s以上模块关机
复位
管脚名 管脚 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
RESET_IN_N 1 INPUT PULL_UP I 模块复位; 内部上拉到VBAT VBAT 1. 请注意此复位管脚内部上拉到VBAT, 而不是上拉到V_Globale_1V8 2. 内部上拉,把管脚拉低1s以上模块复位 3.如果不使用,建议加1uf电容到地
模块状态指示
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
NET_STATUS (GPIO_1) 58 INPUT PULL_DOWN O 网络状态指示 VCC_LCD 注意电压域是VCC_LCD; 不用则悬空
NET_MODE (GPIO_4) 57 INPUT PULL_DOWN O 4G网络指示 VCC_LCD 注意电压域是VCC_LCD; 不用则悬空
MODULE_STATUS (GPIO_5) 49 INPUT PULL_DOWN O 模块运行状态指示 V_GLOBAL_1V8 在开机400ms 后输出高电平;不用则悬空
USB接口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
USB_VBUS 14 INPUT PULL_DOWN I USB电源, USB插入检测, Vmax=5.25V Vmin=3.3V Vnorm=5.0V VBUS 不用则悬空
USB_DP 16 IO USB差分信号线正极 USB2.0, 走线控制90欧姆差分阻抗
USB_DM 15 IO USB差分信号线负极 USB2.0, 走线控制90欧姆差分阻抗
主串口UART1,用于AT
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
UART1_TXD 36 O 模块发送数据 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
UART1_RXD 35 I 模块接收数据 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
UART1_RTS (GPIO_19) 37 INPUT PULL_DOWN O DTE请求发送数据给模块 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
UART1_CTS (GPIO_18) 38 INPUT PULL_DOWN I 模块清除发送 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
辅串口UART2,用于射频校准,同时与内部蓝牙相连
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
UART2_TXD (GPIO_21) 4 INPUT PULL_DOWN O 模块发送数据 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
UART2_RXD (GPIO_20) 3 INPUT PULL_DOWN I 模块接收数据 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
调试串口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
HOST_TXD 5 O 输出AP log V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
HOST_RXD 6 I 输出AP log V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
ZSP_UART_TXD (GPIO_22) 7 INPUT PULL_DOWN O 输出CP log V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
I2C
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
I2C2_SCL (GPIO_14) 32 INPUT PULL_DOWN O I2C接口 V_GLOBAL_1V8 用作I2C时需外部1.8V上拉; 不用则悬空
I2C2_SDA (GPIO_15) 31 INPUT PULL_DOWN O I2C接口 V_GLOBAL_1V8 用作I2C时需外部1.8V上拉; 不用则悬空
模拟语音
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
SPK- 18 O Speaker差分信号输出,可以直接驱动8欧姆Speaker,最大输出功率1W 不用则悬空
SPK+ 19 O Speaker差分信号输出,可以直接驱动8欧姆Speaker,最大输出功率1W 不用则悬空
EAR_P 101 O 听筒输出 不用则悬空
EAR_N 102 O 听筒输出 不用则悬空
HP_R 103 O 耳机输出 不用则悬空
HP_L 112 O 耳机输出 不用则悬空
MIC- 21 I 麦克输入,已内置偏置电路 不用则悬空
MIC+ 22 I 麦克输入,已内置偏置电路 不用则悬空
HEADMIC_N 104 I 麦克输入,需要加外部偏置电路 不用则悬空
HEADMIC_P 113 I 麦克输入,需要加外部偏置电路 不用则悬空
HEADMIC_BIAS 114 O 给HEADMIC 提供偏置电压 不用则悬空
HEADMIC_IN_DET 105 I 耳机按键检测 不用则悬空
HP_DET 106 I 耳机插入检测 不用则悬空
I2S 接口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
I2S2_LRCK 74 INPUT PULL_DOWN O 用于切换左右声道的数据。LRCK为“0”表示正在传输的是左声道的数据,为“1”则表示正在传输的是右声道的数据。 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
I2S2_BCK 75 INPUT PULL_DOWN O I2S 时钟输出 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
I2S2_SDAT_OUT 76 INPUT PULL_DOWN O I2S 数据输出 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
I2S2_SDAT_IN 83 INPUT PULL_DOWN I I2S 数据输入 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
SIM卡接口0
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
USIM_VDD 12 P USIM卡供电 USIM_VDD 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡
USIM_DATA 10 I/O USIM卡数据线 USIM_VDD 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡
USIM_CLK 9 O USIM卡时钟线 USIM_VDD 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡
USIM_RST_N 11 O USIM卡复位线 USIM_VDD 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡
USIM_CD (GPIO_23) 8 I USIM卡在位检测 V_GLOBAL_1V8 电压域是V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
SIM卡接口1
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
VSIM1 72 OFF P USIM卡供电 VSIM1 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO
SIM1_DATA (GPIO_30) 70 INPUT PULL_DOWN I/O USIM卡数据线 VSIM1 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO
SIM1_CLK (GPIO_29) 69 OUTPUT LOW O USIM卡时钟线 VSIM1 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO
SIM1_RST (GPIO_31) 71 OUTPUT LOW O USIM卡复位线 VSIM1 模块可以自动识别1.8V或者3V(U)SIM卡 请注意因为Air724UG-MFM和Air724UG-MFC已经在SIM1接口上内置了贴片SIM卡,故SIM1 接口不可再外接SIM卡,也不可用作GPIO
ADC
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
ADC2 63 I 模数转换器, 输入范围0~VBAT ADC分辨率12bits 不用则悬空
ADC3 64 I 模数转换器, 输入范围0~VBAT ADC分辨率12bits 不用则悬空
射频接口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
LTE_ANT 46 I/O LTE天线接口 50欧姆特性阻抗
WiFi_ANT 34 I/O 蓝牙/WiFi Scan 共用天线接口 50欧姆特性阻抗
USB_BOOT
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
USB_BOOT KEYIN0 66 INPUT PULL_DOWN I 在开机之前上拉到V_GLOBAL_1V8,模块会强行进入USB下载模式 USB_BOOT 和 V_GLOBAL_1V8必须留测试点,方便后续升级软件 V_GLOBAL_1V8 为了方便升级固件, 建议预留测试点
LCD 接口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
LCD_CS WAKEUP_OUT (GPIO_3) 39 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 片选 VCC_LCD 不用则悬空
LCD_CLK AP_WAKEUP_MODULE (GPIO_2) 40 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 时钟信号 VCC_LCD 不用则悬空
LCD_DATA (GPIO_0) 41 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 数据信号 VCC_LCD 不用则悬空
LCD_FMARK 42 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 帧同步信号 VCC_LCD 不用则悬空
LCD_RST 56 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 复位信号 VCC_LCD 不用则悬空
LCD_SEL NET_MODE (GPIO_4) 57 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 选择 VCC_LCD 不用则悬空
LCD_DC NET_STATUS (GPIO_1) 58 INPUT PULL_DOWN O SPI LCD 数据命令选择 VCC_LCD 不用则悬空
键盘阵列
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
KEYIN0 USB_BOOT 66 I 扫描键盘输入0 V_GLOBAL_1V8 为了方便升级固件,建议预留测试点
KEYIN1 91 I 扫描键盘输入1 V_GLOBAL_1V8 上电的时候不要上拉到1.8V,否则会进入测试模式,不正常开机,不用则悬空
KEYIN2 92 I 扫描键盘输入2 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYIN3 93 I 扫描键盘输入3 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYIN4 94 I 扫描键盘输入4 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYIN5 95 I 扫描键盘输入5 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYOUT0 96 O 扫描键盘输出0 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYOUT1 97 O 扫描键盘输出1 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYOUT2 98 O 扫描键盘输出2 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYOUT3 99 O 扫描键盘输出3 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYOUT4 UART3_RXD 89 O 扫描键盘输出4 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
KEYOUT5 UART3_TXD 90 O 扫描键盘输出5 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
Camera 接口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
CAM_PWDN 78 INPUT PULL_DOWN O 关闭Camera V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAM_RST 84 INPUT PULL_DOWN O 重启Camera V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAM_REFCLK 85 INPUT PULL_DOWN O Camera 基准时钟 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAM_SCK 86 INPUT PULL_DOWN I SPI Camera 时钟输入 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAM_SI0 87 INPUT PULL_DOWN I SPI Camer数据输入0 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAM_SI1 88 INPUT PULL_DOWN I SPI Camer数据输入1 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAMI2C_SDA1 (GPIO_17) 50 INPUT PULL_UP I/O Camera I2C V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
CAMI2C_SCL1 51 INPUT PULL_UP O Camera I2C V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
SPI
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
SPI1_DOUT(GPIO_11) 55 INPUT PULL_DOWN IO SPI 数据输出 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
SPI1_DIN(GPIO_12) 53 INPUT PULL_DOWN IO SPI 数据输入 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
SPI1_CLK(GPIO_9) 52 INPUT PULL_DOWN IO SPI 时钟输出 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
SPI1_CS(GPIO_10) 54 INPUT PULL_DOWN IO SPI 片选 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
MMC 接口
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
MMC1_DAT2(GPIO_27) 25 INPUT PULL_UP IO 数据线2 VMMC 不用则悬空
MMC1_DAT3(GPIO_28) 26 INPUT PULL_UP IO 数据线3 VMMC 不用则悬空
MMC1_CMD(GPIO_24) 27 INPUT PULL_UP IO 命令信号 VMMC 不用则悬空
MMC1_CLK 28 OUTPUT CLK IO 时钟信号 VMMC 不用则悬空
MMC1_DAT0(GPIO_25) 29 INPUT PULL_UP IO 数据线0 VMMC 不用则悬空
MMC1_DAT1(GPIO_26) 30 INPUT PULL_UP IO 数据线1 VMMC 不用则悬空
GPIO
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
AP_WAKEUP_MODULE LCD_CLK (GPIO_2) 40 INPUT PULL_DOWN I 唤醒模块 VCC_LCD 拉低唤醒模块
WAKEUP_OUT LCD_CS (GPIO_3) 39 INPUT PULL_DOWN O 唤醒AP VCC_LCD 具体功能参阅 3.10 WAKEUP_OUT
GPIO_7 82 INPUT PULL_DOWN IO 通用GPIO V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
GPIO_13 43 INPUT PULL_DOWN IO 请注意上电的时候不要把GPIO_13拉高到V_GLOBAL_1V8, 如果上电的时候拉高到V_GLOBAL_1V8,模块会进入校准模式,不正常开机 V_GLOBAL_1V8 不用则悬空
保留管脚
管脚名 管脚号 上电状态 I/O 管脚描述 电压域 备注
RESERVED 67 110 111 115 悬空处理 悬空处理
PSM_EXT_INT 73 模块内部使用,悬空处理 悬空处理

3.2 工作模式

下表简要的叙述了接下来几章提到的各种工作模式。
表格3:工作模式

模式 状态 功能
正常工作 SLEEP 在模块没有任何任务处理则会自动进入睡眠模式。睡眠模式下,模块的功耗会降到非常低,但模块仍然能够收发数据、短消息和来电。
正常工作 IDLE 软件正常运行。模块注册上网络,没有数据,语音和短信交互。
正常工作 TALK/Data 连接正常工作。有数据或者语音或者短信交互。此模式下,模块功耗取决于环境信号的强弱,动态DTX控制以及射频工作频率。
关机模式 此模式下PMU停止给基带和射频供电,软件停止工作,串口不通,但VBAT管脚依然通电
最少功能模式(保持供电电压) 此模式下,射频和SIM卡都不工作,但是串口仍然可以访问
飞行模式 AT+CFUN=4可以将模块设置为飞行模式,此模式下模块射频不工作

3.3 电源供电

3.3.1 模块电源工作特性

在模块应用设计中,电源设计是很重要的一部分。由于射频发射时会在短时间有一个较大电流的的突发脉冲。在突发脉冲阶段内,电源必须能够提供高的峰值电流,不然有可能会引起供电电压的跌落。

3.3.2 减小电压跌落

模块电源VBAT电压输入范围为3.3V~4.3V,但是模块在射频发射时通常会在VBAT电源上产生电源电压跌落现象,这是由于电源或者走线路径上的阻抗导致,一般难以避免。因此在设计上要特别注意模块的电源设计,。在VBAT输入端,建议并联一个低ESR(ESR=0.7Ω)的100uF的钽电容,以及100nF、33pF、10pF滤波电容(0603封装),VBAT输入端参考电路如图4所示。并且建议VBAT的PCB走线尽量短且足够宽,减小VBAT走线的等效阻抗,确保在最大发射功率时大电流下不会产生太大的电压跌落。建议VBAT走线宽度不少于2mm,并且走线越长,线宽越宽。


图表5:VBAT输入参考电路

3.3.3 供电参考电路

电源设计对模块的供电至关重要,必须选择能够提供至少2A电流能力的电源。若输入电压跟模块的供电电压的压差不是很大,建议选择LDO作为供电电源。若输入输出之间存在比较大的压差,则使用开关电源转换器。
LDO供电:
下图是5V供电的参考设计,采用了Micrel公司的LDO,型号为MIC29302WU。它的输出电压是4.16V,负载电流峰值到3A。为确保输出电源的稳定,建议在输出端预留一个稳压管,并且靠近模块VBAT管脚摆放。建议选择反向击穿电压为5.1V,耗散功率为1W以上的稳压管。

图表6:供电输入参考设计

DCDC供电:
下图是DCDC开关电源的参考设计,采用的是
杰华特公司的JW5033S 开关电源芯片,它的最大输出电流在2A,同时输入电压范围4.7V~20V。注意C25的选型要根据输入电压来选择耐压值。

图表 6:DCDC供电输入参考设计

由于DC-DC芯片对布局和走线有要求,为了简化设计,也可以采用合宙开发的JW5033S电源模块:Air5033S来给4G模块供电:

图表 6:Air5033S供电输入参考设计

3.4 开关机

3.4.1 开机

Air724UG 系列模块可以通过PWRKEY管脚开机。关机状态下长按开机键一段时间以上,模块会进入开机流程,软件会检测VBAT管脚电压若VBAT管脚电压大于软件设置的开机电压(3.1V),会继续开机动作直至系统开机完成;否则,会停止执行开机动作,系统会关机。

3.4.1.1 PWRKEY管脚开机

VBAT上电后,PWRKEY管脚可以启动模块,把PWRKEY管脚拉低持续一段时间后(请参考时序图)之后开机,开机成功后PWRKEY管脚可以释放。可以通过检测 V_GLOBAL_1V8 管脚的电平来判别模块是否开机。推荐使用开集驱动电路来控制PWRKEY管脚。下图为参考电路:

图表7:开集驱动参考开机电路

另一种控制PWRKEY管脚的方法是直接使用一个按钮开关。按钮附近需放置一个TVS管用以ESD保护。下图为参考电路

图表8:按键开机参考电路

** 按键开机时序图:**

注意:模块在上电后600ms内会检测开机关机,600ms时间内拉低PWRKEY且大于1.2s能稳定开机。上电600ms后如果未检测到开机事件软件会进入关闭流程,此过程会持续1到2s,如果这个时候拉低PWRKEY将不会被检测到。因此,如果不能保证在上电600ms内拉低PWRKEY,为了确保能稳定开机建议PWRKEY时间适当加长,建议4S以上。

3.4.1.2 上电开机

将模块的PWRKEY直接接地可以实现上电自动开机功能。需要注意,在上电开机模式下,将无法关机,只要VBAT管脚的电压大于开机电压即使软件调用关机接口,模块仍然会再开机起来。另外,在此模式下,要想成功开机起来VBAT管脚电压仍然要大于软件设定的开机电压值(3.1V),如果不满足,模块会关闭,就会出现反复开关机的情况。

由于 PWRKEY 管脚内部有上拉电阻,一直把 PWRKEY 拉低会增加大概200uA 的漏电流,如果要减少这个漏电流,可以将上电开机的电路改成下图中的方式:

3.4.2 关机

以下的方式可以关闭模块:
• 正常关机:使用PWRKEY管脚关机
• 正常关机:通过AT指令AT+CPOWD关机
• 低压自动关机:模块检测到低压(3.1V以下)时关机

3.4.2.1 PWRKEY管脚关机

PWRKEY管脚拉低1.5s以上时间,模块会执行关机动作。
关机过程中,模块需要注销网络,注销时间与当前网络状态有关,经测定用时约2s~12s,因此建议延长12s后再进行断电或重启,以确保在完全断电之前让软件保存好重要数据。
时序图如下:

3.4.2.2 低电压自动关机

模块在运行状态时当VBAT管脚电压低于软件设定的关机电压时(默认设置3V),软件会执行关机动作关闭模块,以防低电压状态下运行出现各种异常。

3.4.3 复位

RESET_IN_N引脚可用于使模块复位。 拉低 RESET_IN_N 引脚 150ms 以上可使模块复位。 RESET_IN_N信号对干扰比较敏感, 因此建议在模块接口板上的走线应尽量的短,且需包地处理。
参考电路:

时序图:

备注:

  1. 复位功能建议仅在AT+CPOWD和PWRKEY关机失败后使用。
  2. 确保PWRKEY和RESET_IN_N引脚没有大负载电容。
  3. 如果不使用RESET_IN_N,建议并联1uf电容到地。

3.5 省电功能

根据系统需求,有两种方式可以使模块进入到低功耗的状态。对于AT版本使用“AT+CFUN”命令可以使模块进入最少功能状态。

3.5.1 最少功能模式/飞行模式

最少功能模式可以将模块功能减少到最小程度,此模式可以通过发送“AT+CFUN=”命令来设置。参数可以选择0,1,4。
• 0:最少功能(关闭RF和SIM卡);
• 1:全功能(默认);
• 4:关闭RF发送和接收功能;
如果使用“AT+CFUN=0”将模块设置为最少功能模式,射频部分和SIM卡部分的功能将会关闭。而串口依然有效,但是与射频部分以及SIM卡部分相关的AT命令则不可用。
如果使用“AT+CFUN=4”设置模块,RF部分功能将会关闭,而串口依然有效。所有与RF部分相关的AT命令不可用。
模块通过“AT+CFUN=0”或者“AT+CFUN=4”设置以后,可以通过“AT+CFUN=1”命令设置返回到全功能状态。

3.5.2 睡眠模式(慢时钟模式)

对于LUAT版本,模块开机默认启动自动睡眠控制,在系统空闲的情况下会自动进入睡眠模式,可以通过定时器,IO中断,网络消息中断,闹钟中断等来唤醒。

对于标准AT版本,对于睡眠模式的控制方法如下:

3.5.2.1 串口应用

串口应用下支持两种睡眠模式:

  • 睡眠模式1:通过AP_WAKEUP_MODULE管脚电平控制模块是否进入睡眠
  • 睡眠模式2:模块在串口空闲一段时间后自动进入睡眠
3.5.2.1.1 睡眠模式1

开启条件:
发送AT指令AT+CSCLK=1
模块进入睡眠:
控制AP_WAKEUP_MODULE脚拉高,模块会进入睡眠模式1
模块退出睡眠:
拉低AP_WAKEUP_MODULE脚50ms以上,模块会退出睡眠模式可以接受AT指令
模块在睡眠模式1时的软件功能:
不响应AT指令,但是收到数据/短信/来电会有URC上报
HOST睡眠时,模块收到数据/短信/来电如何唤醒HOST:
WAKEUP_OUT 信号

3.5.2.1.2 睡眠模式2

开启条件:
发送AT指令AT+CSLCK=2
模块进入睡眠:
串口空闲超过AT+WAKETIM配置的时间(默认5s),模块自动进入睡眠模式2
模块退出睡眠:
串口连续发送AT直到模块回应时即退出睡眠模式2
模块在睡眠模式2时的软件功能:
不响应AT指令,但是收到数据/短信/来电会有URC上报
HOST睡眠时,模块收到数据/短信/来电如何唤醒HOST:
WAKEUP_OUT信号

3.5.2.2 USB应用

开启条件:
HOST USB必须支持USB suspend/resume
模块进入睡眠:
HOST发起USB suspend
模块退出睡眠:
HOST发起USB resume
HOST睡眠时,模块收到数据/短信/来电如何唤醒HOST:
WAKEUP_OUT信号

3.6 模式切换汇总

表格4:模式切换汇总

当前模式 下一模式
关机 正常模式 睡眠模式
关机 使用PWRKEY开机
正常模式 使用PWRKEY管脚,或VBAT电压低于关机电压 软件调用睡眠接口,AT版本不做动作30s自动休眠
睡眠模式 使用PWRKEY或VBAT电压低于关机电压 GPIO管脚中断、定时器、接收短信或网络数据

3.7 串口

模块提供了五个通用异步收发器:主串口UART1、下载和校准串口UART2、通用串口UART3、调试串口HOST UART和ZSP UART。

3.7.1 UART1

名称 管脚 作用
UART1_TXD 36 发送数据到DTE设备的RXD端
UART1_RXD 35 从DTE设备TXD端接收数据
UART1_RTS 37 DTE请求发送数据给DCE
UART1_CTS 38 清除发送

表格5:UART1管脚定义

UART1通常用来和模块进行AT指令通讯。UART1支持固定波特率和自适应波特率。自适应波特率支持范围9600bps到115200bps。

在默认情况下,模块的硬件流控是关闭的。当客户需要硬件流控时,管脚RTS,CTS必须连接到客户端,AT命令“AT+IFC=2,2”可以用来打开硬件流控。AT命令“AT+IFC=0,0”可以用来关闭流控。具体请参考《AirM2M无线模块AT命令手册》。

UART1的特点如下:
• 包括数据线TXD和RXD,硬件流控控制线RTS和CTS。
• 8个数据位,无奇偶校验,一个停止位。
• 硬件流控默认关闭。
• 用以AT命令传送,数传等。
• 支持波特率如下:1200,2400,4800,9600,14400,19200,28800,38400,57600,115200,230400,460800,921600bps
• AT指令版本默认情况下模块是自适应波特率(AT+IPR=0),在自适应波特率模式下,开机后初始化信息(开头是“RDY”)不会回发给主控机。在模块开机2-3秒后,可以给模块发送AT命令。主控机需首先发送“AT”字符给模块来训练主控机的波特率,此时模块会上报初始化信息,表明训练成功。用户可以发送一个“AT+IPR=x :&W”命令给模块(x是波特率,比如9600),此命令的作用是设置一个固定的波特率并保存,在完成这些配置之后,每次模块开机以后,会自动串口返回URC初始化信息(开头是“RDY”)。

为了更好的使用自适应波特率功能,以下的使用条件需要注意:

模块和上位机之间同步:
自适应波特率功能开启情况下,当模块上电,在发送“AT”字符前最好等待 2~3秒钟。当模块上报开机初始化信息,表明波特率训练成功,和上位机完成了同步。
在自适应波特率模式下,主控器如果需要开机信息,必须首先进行同步。否则开机初始化信息将不会上报。
自适应波特率操作配置:
• 串口配置为8位数据位,无奇偶校验位,1位停止位(出厂配置)
• 模块开机时只有字符串“AT”可以训练波特率。(“at”、“At”或者“aT”无法被识别)
• 波特率训练成功后,可以识别大写、小写或大小写组合的AT命令。
• 自适应波特率模式下,如果模块开机没有先同步,如“RDY”,“+CFUN: 1”和“+CPIN: READY”这样的URC信息将不会上报。
• 不推荐在固定波特率模式时切换到自适应波特率模式。
• 在自适应波特率模式下,不推荐切换到软件多路复用模式。

3.7.2 UART2

名称 管脚 作用
UART2_RXD 3 从DTE设备TXD端接收数据
UART2_TXD 4 发送数据到DTE设备的RXD端

表格6:UART2管脚定义
UART2 可以用来下载软件和射频校准,同时UART2 还用来和内部的蓝牙进行通讯,如果用到了蓝牙功能,则UART2 不可用作其他用途。

注意:UART2 在开机后会自动打印一段log,波特率921600,这段log不能通过修改软件来关闭,推荐优先使用UART3

UART2打印的Log如下:
RDA8910m Boot_ROM V1.0-17b887ec
HW_CFG: 36
SW_CFG: 0
SE_CFG: 0
check flash img
load complete! checking…
Security Disabled
Check uImage Done
Run …

3.7.3 UART3

名称 管脚 作用
UART3_RXD 89 从DTE设备TXD端接收数据
UART3_TXD 90 发送数据到DTE设备的RXD端

UART3 是一个通用串口,可以用作外接GPS等外设。

3.7.4 HOST UART

名称 管脚 作用
HOST_RXD 6 从DTE设备TXD端接收数据
HOST_TXD 5 发送数据到DTE设备的RXD端

HOST UART 用来软件调试时输出AP trace

3.7.5 ZSP UART

名称 管脚 作用
ZSP_UART_RXD 7 发送数据到DTE设备的RXD端

ZSP UART 用来软件调试时输出CP trace

3.7.6 串口连接方式

串口的连接方式较为灵活,如下是三种常用的连接方式。

三线制的串口请参考如下的连接方式:
图表9:串口三线制连接方式示意图

带流控的串口连接请参考如下电路连接,此连接方式可提高大数据量传输的可靠性,防止数据丢失。
图表10:带流控的串口连接方式示意图

3.7.7 串口电压转换

Air724UG模块的串口电平都是1.8V的,如果要和3.3V/5V 的MCU通信,必须要加电平转换电路:

电平转换电路如下:
V_GLOBAL_1V8是模块输出的I/O电平电压。VDD_MCU是客户端的I/O电平电压。D2 选低导通压降的肖特基二极管。

也可以通过外加电平转换芯片来实现电压转换。

3.8 USB接口

Air724UG的USB符合USB2.0规范,支持高速(480Mbps)和全速(12Mbps)模式。该接口可用于AT命令传送,数据传输,软件调试和软件升级

名称 管脚 作用
USB_DP 16 USB差分数据正,需90欧姆差分阻抗
USB_DM 15 USB差分数据负,需90欧姆差分阻抗
VBUS 14 USB电源,用于USB插入检测。
GND 17

表格7:USB管脚定义

USB接口参考设计电路如下:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZXvwEJ8w-1615536861195)(http://openluat-luatcommunity.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/20200806222527958_USB.png “USB 参考设计”)]

注意事项如下:

  1. USB走线需要严格按照差分线控制,做到平行和等长;
  2. USB走线的阻抗需要控制到差分90欧姆;
  3. 需要尽可能的减少USB走线的stubs,减少信号反射;
  4. 在靠近USB连接器或者测试点的地方添加TVS保护管,由于USB的速率较高,需要注意TVS管的选型,保证选用的TVS保护管的寄生电容小于1pF
  5. VBUS作为USB插入检测,必须连接USB电源或者外接电源,否则USB无法被检测到,另外VBUS的检测电压要大于3.3V

3.9 SIM卡接口

SIM卡接口支持ETSI和IMT-2000卡规范,支持1.8V和3.0V USIM卡。

3.9.1 SIM接口

下表介绍了SIM的接口管脚定义。

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管脚名 管脚号 作用
USIM_VDD