通信子系統(tǒng)硬件電路設計PPT課件

1、五、通信子系統(tǒng)的硬件電路設計第1頁/共33頁 現在無線模塊品種眾多，對于初次進行方案設計的人員來說，難以抉擇。常規(guī)的無線模塊分成GPRS、CDMA、GSM、EDGE、3G（CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA）等模塊。這些無線模塊廣泛應用于無線數據傳輸，電力GPRS（CDMA）通信系統(tǒng)、鐵路GPRS（CDMA）通信系統(tǒng)，無線抄表，無線監(jiān)控，GPRS智能交通系統(tǒng)、金融機具，無線抄表，無線監(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，門禁系統(tǒng)，無線公話，短信息軟件，短信平臺，無線廣告牌等無線遠程監(jiān)控領域等行業(yè)。其中有些模塊是不帶TCP/IP協(xié)議的。 隨著產業(yè)的發(fā)展和技

2、術的進步，現在大多數無線模塊都內置了協(xié)議。由于GPRS的網絡分布更為廣泛，大多數的客戶傾向于選擇使用GPRS模塊，而且現在GPRS模塊同GSM模塊價格已經非常接近了。隨著國家在鐵路、公路等基建項目的重點投資擴展和無線、手持項目的發(fā)展運用，無線領域的通訊業(yè)務也會隨之有較大的增長空間，也為如火如荼開展的3G業(yè)務，打下良好的應用基礎。第2頁/共33頁 目前市場上無線模塊大致有如下品牌：西門子、華為、摩托羅拉、飛圖、展迅、Enfora、明基、SIMCOM、Wavecom、聯芯科技等，各家產品均有不同的優(yōu)勢。西門子作為老牌的模塊生產企業(yè)，它的口碑在業(yè)界還是不錯的，如MC55I功能豐富、性能穩(wěn)定；同樣如摩

3、托羅拉的G24模塊，它的功能非常強大，當然此兩款模塊價格也是比較高的。相對來說BENQ的M23G和華為的GTM900B模塊性價比較高，特別是華為的GTM900B模塊，近年在行業(yè)內得到了越來越多的認可，性能穩(wěn)定，返修率很低。還有一個優(yōu)勢，就是在硬件上它可以同西門子的TC35I、MC39I進行互換，對于想降低生產成本的模塊用戶來說非常方便。飛圖和展迅的模塊也都具有非常強的低成本、高性價比優(yōu)勢。第3頁/共33頁 相對來說GPRS模塊，西門子的MC39I、MC55I、摩托羅拉的G24返修率非常低，客戶接受和認可度高。而從最近一年的情況分析來看，華為的GTM900B模塊逐漸占據了較高的市場份額，其返修率

4、也非常低，作為性價比很高的一款產品，非常適合對價格敏感的客戶群選用。對于GSM模塊，則推薦客戶選用西門子的TC35I模塊。CDMA模塊則推薦使用華為的CM320，性價比相對較高。西門子的無線模塊由于推出較早，功能強大，性能穩(wěn)定，用戶也較多，但市場上也出現了很多“水貨”和“翻新貨”，質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便宜了十幾塊錢而增大了風險，購買此類產品還是要在正規(guī)的代理商或專業(yè)經銷商處購買。第4頁/共33頁 無線模塊常規(guī)的配套產品通常有以下幾種：模塊插座，又稱FPC連接器，用于連接模塊和線路板，不同的模塊往往使用不同規(guī)格的插座，常用的有40Pin、50Pin、60Pi

5、n和70Pin；排線，又稱柔性電纜、補強板，用于連接模塊上自帶的插座和模塊插座，分進口和國產兩類；天線，常用的有吸盤天線、棒狀天線、T型天線、尺狀天線、拇指天線等多種形式，對常規(guī)客戶來說天線的增益和駐波比是最關注的兩項技術指標。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，一些偏遠地區(qū)遇到GPRS或CDMA信號偏弱的問題可以嘗試選擇高增益天線加以解決，能取得較好的效果；轉接線，又叫饋線，射頻連接線，用于連接天線和模塊，接口通常有MMCX、IPEX和SMA等，又分進口和國產兩類；SIM卡座，有翻蓋和抽屜式

6、，通常有6針、8針的簧片。好的SIM卡座簧片設計科學合理，使用自動沖壓機加工成型，精度高，觸點排列整齊如一，彈力強且勻稱，手感一致，且采用全自動鍍金流水線進行觸點鎳上鍍耐磨金，質量好，理化性能穩(wěn)定，鍍層厚度是普通鍍金的數倍，耐摩性能好。第5頁/共33頁3G 模塊-LC6311+第6頁/共33頁1、3G 模塊介紹 LC6311是聯芯科技推出的業(yè)內首款TD-HSDPA&GGE 無線模塊產品，廣泛應用于： TD-HSDPA 與GGE 雙模，支持系統(tǒng)間跨網自動無縫切換， 在TD-HSDPA 制式下，下行數據傳輸速率可達到2.8Mbps； 支持在TD-SCDMA 制式下的上下行非對稱數據傳輸能力

7、，上下行數據傳輸速率可分別達到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備的需求； 采用2.7mm 裝配高度的超薄設計，使其可以方便應用于智能手機和各類數據卡中； 內部集成H.324協(xié)議棧，使得視頻電話的功能實現更為簡單； 內部集成TCP/IP 協(xié)議，可以方便連接Internet， 可以廣泛應用不同的行業(yè)領域。第7頁/共33頁應用領域： 智能手機和各類數據卡 視頻監(jiān)控 調度導航 儀器儀表 無線路由第8頁/共33頁2、LC6311(+)3G模塊系統(tǒng)框圖（1）射頻部分：TD-SCDMA射頻收發(fā)信機GSM射頻收發(fā)信機射頻開關TD射頻功放GGE射頻功

8、放26MHz壓控振蕩器（2）模擬基帶部分：模擬基帶芯片，內部集成音頻CODEC和電源管理單元。（3）數字基帶部分：數字基帶芯片MicronMCP存儲器，包含NANDFLASH和SDRAM第9頁/共33頁 射頻子系統(tǒng)包括射頻收發(fā)信機（OthelloTx/Rx），功放，收發(fā)開關和濾波器等，主要實現無線射頻信號和模擬基帶信號之間的變換； 模擬基帶子系統(tǒng)(Typhoon-LCR)集成了數模轉換器，PMU，Audio電路等三部分功能，數模轉換器實現了模擬基帶和數字基帶信號的變換；PMU模塊包含了很多路分立的不同電壓電流的供電單元，能夠滿足整個硬件平臺電源供給需求；Audio部分電路實現了音頻的編解碼，支

9、持立體聲和多種采樣速率。 數字基帶子系統(tǒng)包括LemansLCR處理器和存儲器，LemansLCR維護和管理整個硬件系統(tǒng)，它內部集成了兩個處理器內核，DSP內核BlackFin運行物理層協(xié)議和AMR編解碼，MCU內核ARM926EJS運行高層協(xié)議，并且通過對外接口與外部通訊。 外部接口提供產品的對外物理上的連接，包括電源輸入、音頻信號、通訊接口、控制信號和調試接口等。第10頁/共33頁3、3G模塊功能簡介第11頁/共33頁第12頁/共33頁43G模塊應用接口描述 LC6311的應用接口包括一個60腳0.5mm間距的板對板連接器（Connector）、一個天線連接器（AntennaConnecto

10、r）通過板對板連接器和天線連接器，LC6311可以方便的嵌入到TD-HSDPA&GGE無線應用系統(tǒng)中；通過射頻測試口，可以進行射頻指標的測試。 60pinB-B板對板連接器（型號：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：單一電源3.34.5V。 （2）兩個串行口：兩個UART口，其中一個用于與主機通訊，另一個用于軟件更新。 （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）USIM卡接口：一個USIM卡接口，支持1

11、.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：其他控制信號包括開機信號，各種狀態(tài)指示信號和中斷信號等。第13頁/共33頁5、引腳及功能描述第14頁/共33頁第15頁/共33頁6、3G模塊電源設計 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。 在板對板連接器上有5個專用管腳用于LC6311+電源輸入Vbat、8個地管腳GND、1個開機信號、1個復位信號和1個上電指示信號，具體描述如下表所示：第16頁/共33頁第17頁/共33頁7、3G

12、模塊UART1和UART2接口 LC6311+提供兩個UART接口：UART1和UART2。 UART1用作與主機的通訊口，其速率缺省為115.2kbps，可以采用相關AT指令動態(tài)配置從9600bps到921.6kbpsUART2用作軟件下載，通訊速率為115.2kbps。第18頁/共33頁為了方便LC6311+軟件升級，建議用戶將UART2_TX和UART2_RX兩根數據線從模塊的連接器上引出來，但不要連接到其它處理器上。通過UART2進行軟件升級的過程為：設置Download_mode為低，將模塊上電，POWERON信號為高，模塊啟動，模塊檢測到Download_mode信號為低，會嘗試從

13、UART2口下載，在一定的時間內如果從UART2_RX上檢測到同步字節(jié)，程序進入軟件下載流程。第19頁/共33頁8、3G模塊USB接口 LC6311+的USB接口可以作為為通訊口、調試口或下載口，作為USB Device設備，遵循USB2.0協(xié)議規(guī)范，最高速率支持FULLSPEED(12Mbps)。作為下載口時可以對模塊軟件進行更新，下載速度比UART2更快。第20頁/共33頁 其中VUSB_IN電源應在使用USB通信口之前加電，并建議在電源穩(wěn)定1ms后再對USB口進行配置和使用。模塊開機時，系統(tǒng)會根據COM_SEL2:1兩位信號的狀態(tài)選擇通信口，如果COM_SEL2:1配置通信口為USB接口

14、，系統(tǒng)開機后會進行USB相關配置，這時需要在開機之前加上USB電源，否則會影響配置過程。 通過USB進行軟件升級的過程為：設置Download_mode為高，將模塊上電，POWERON信號置高，模塊啟動，模塊檢測到Download_mode信號為高，會嘗試從USB口下載，在一定的時間內如果從USB上握手成功，程序進入軟件下載流程。 在實際應用中，USB口多被連接至外部處理器的USB口進行數據傳輸，這種情況下的模塊升級需要外部處理器透傳數據進行配合。或者可以在外部電路添加USB開關實現模塊的USB端口切換。第21頁/共33頁第22頁/共33頁93G模塊音頻接口 LC6311+提供兩組模擬音頻輸入

15、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AT指令進行切換。RECEIVER和耳機信號都可以驅動32歐姆負載，SPEAKER可以驅動8歐姆負載。模擬音頻接口還提供一個電源做為MICPHONE的偏置電源。第23頁/共33頁第24頁/共33頁第25頁/共33頁第26頁/共33頁第27頁/共33頁 耳機麥克采用單端輸入，語音輸出是左右聲道，jacksense是耳機插拔檢測信號第28頁/共33頁10 3G模塊USIM卡接口 基帶處理器提供一個USIM卡接口，該接口兼容ISO 7816IC卡標準。第29頁/共33頁第30頁/共33頁103G模塊通訊選擇接口 模塊連接器