剖析Air724UG的硬件設(shè)計(jì)，有大發(fā)現(xiàn)？02篇

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3.8 I2C

Air724UG 可支持兩路I2C 接口：

1. 兼容Philips I2C 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議
2. 支持Fast mode （400Kbps）和 Slow mode（100Kbps）
3. 只支持 master 模式，不支持 slaver 模式
4. 可通過軟件來(lái)配置內(nèi)部的上拉電阻，1.8K 或者 20K
5. 理論上最多可支持 127 個(gè)從設(shè)備

I2C 的參考電路如下：

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Air724UG 的I2C 接口電壓是 1.8V，如果要接 3.3V/5V 的I2C 設(shè)備，則需要加電平轉(zhuǎn)換電路，參考電路如下：

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V_GLOBAL_1V8 是模塊 I2C 的參考電壓。VDD_EXT 是 I2C 設(shè)備的參考電壓。電平轉(zhuǎn)換用的 NMOS 管必須選用結(jié)電容小于 50pF 的型號(hào)，推薦型號(hào)如下：

3.9 標(biāo)準(zhǔn)SPI ****

Air724UG 的SPI 只支持master 模式，參考電路如下：

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Air724UG 的SPI 接口電壓是 1.8V，如果需要外接 3.3V/5V 的外設(shè)，需要加電平轉(zhuǎn)換芯片，推薦采用TI

的TXS0108E， 8 位雙向電壓電平轉(zhuǎn)換器，適用于漏極開路和推挽應(yīng)用，最大支持速率： 推挽：110Mbps

開漏：1.2Mbps

SPI 電平轉(zhuǎn)換參考電路如下：

3.10 SPILCD****

Air724UG 支持一路LCD 專用SPI 接口，用于驅(qū)動(dòng) SPI LCD 屏幕：

1. 最大支持 320*240 分辨率，30 幀
2. 內(nèi)置圖像處理單元 GOUDA
3. 支持格式： YUV4 : 2 : 0，YUV4 : 2 : 2，RGB565，ARGB8888
4. 目前只支持 4 線 8bit 一通道類型的LCD
5. 支持 1.8V /2.8V LCD 屏幕

參考電路如下：

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1. LCD 信號(hào)線上建議預(yù)留 RC 濾波電路，以降低對(duì)LTE 天線的干擾；
2. RGB_IB0 管腳是開漏輸出管腳，恒流模式調(diào)節(jié)范圍：1.68mA - 54.6mA，最大輸入電流 100mA，串聯(lián)的限流電阻的阻值可以根據(jù)實(shí)際使用情況來(lái)調(diào)整。
3. 根據(jù)實(shí)際選用的LCD 來(lái)配置VCC_LCD 的輸出電壓。

3.11 ****SPICAMERA

Air724UG 支持一路SPI camera 輸入接口，可用于掃碼、拍照等應(yīng)用，不支持視頻。

1. 最高像素 30W 像素
2. 支持?jǐn)?shù)據(jù)格式Y(jié)UV422, Y420, RAW8, RAW10
3. 集成GC0310 驅(qū)動(dòng)參考電路如下：

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1. Camera 信號(hào)線上建議預(yù)留RC 濾波電路，以降低對(duì) LTE 天線的干擾；RC 濾波電路需要靠近Camera放置；
2. VCC_CAMA 和 VCC_CAMD 的濾波電容需要靠近 Camera 放置
3. 模塊內(nèi)部可以配置I2C 上拉，故CAMI2C 接口的上拉電阻可以不貼；

3.12 KEYPAD

Air724UG 最多可支持 6 x 6 掃描鍵盤，參考電路如下：

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注意：

1. KEYIN0 復(fù)用為USB_BOOT ，開機(jī)前如果把KEYIN0 上拉到 1.8V 會(huì)進(jìn)入U(xiǎn)SB 下載模式； 開機(jī)前把KEYIN0 和 KEYOUT0 短接也會(huì)進(jìn)入下載模式；
2. 開機(jī)前不要把KEYIN1 拉高，否則會(huì)進(jìn)入調(diào)試模式；
3. KEYPAD 接口的所有管腳都不能復(fù)用為GPIO；
4. 鍵盤走線請(qǐng)盡量遠(yuǎn)離天線，以免對(duì)天線造成干擾；
5. 鍵盤走線串聯(lián) 1K 電阻來(lái)做ESD 防護(hù)。
6. TVS 預(yù)留用作ESD 防護(hù)，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況來(lái)決定是否要貼片

3.13 SDIO

Air724UG 支持一路SDIO 接口，可以用來(lái)外接 T-Flash 卡； 參考電路如下：

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1. 建議預(yù)留濾波電容，以減少對(duì)LTE 天線的干擾，根據(jù)實(shí)際調(diào)試情況來(lái)決定是否要貼片；
2. MMC1_CLK 建議單獨(dú)立體包地，其他信號(hào)線整組一起同層包地；
3. V_MMC 電源走線寬度建議 0.25mm
4. 支持的SD 卡最大容量為 32GB
5. 支持的文件系統(tǒng)格式為FAT32，非FAT32 格式的SD 卡無(wú)法正常識(shí)別；

3.14 ****SIM卡接口

SIM 卡接口支持 ETSI 和 IMT-2000 卡規(guī)范，支持 1.8V 和 3.0V USIM 卡。支持雙卡單待。

3.14.1 SIM 接口

下表介紹了 SIM 接口的管腳定義。

表格 9：SIM 卡接口管腳定義

3.14.2 SIM0 和 內(nèi)置貼片 SIM 卡 切換邏輯

Air724UG-NFM 和 Air724UG-NFC 支持 SIM0 和 SIM1 雙卡單待；

Air724UG-MFM 和 Air724UG-MFC 由于模塊內(nèi)部已經(jīng)在 SIM1 接口上內(nèi)置了貼片 SIM 卡，故 SIM1 接口不可再外接 SIM 卡，也不可用作 GPIO；

模塊開機(jī)后首先會(huì)去查詢 SIM0 接口上是否有插入 SIM 卡，如果檢測(cè)到 SIM0 接口上的 SIM 卡，就會(huì)讀取 SIM0 接口的卡信息去連接網(wǎng)絡(luò)；如果 SIM0 接口上沒有檢測(cè)到 SIM 卡，則會(huì)再去檢測(cè) SIM1 接口上是否有 SIM 卡（或者是內(nèi)置貼片 SIM 卡），如果檢測(cè)到 SIM1 接口上的 SIM 卡（或者是內(nèi)置貼片 SIM 卡），就會(huì)讀取 SIM1 接口的卡信息去連接網(wǎng)絡(luò)；如果 SIM1 接口上也沒有檢測(cè)到 SIM 卡，則會(huì)報(bào)錯(cuò)，未插入 SIM 卡；

SIM0 接口和 SIM1 接口如果同時(shí)插入了 SIM 卡，默認(rèn)會(huì)使用 SIM0 接口上的 SIM 卡，同時(shí)也可以通過

AT+SIMCROSS 這個(gè)指令來(lái)切換；

注意：在 SIM0，SIM1 都沒有插卡的情況下，不要在開機(jī)后馬上把 SIM1 信號(hào)線復(fù)用的 GPIO29，GPIO30， GPIO31 配置成 GPIO 來(lái)使用，因?yàn)樵谀K開機(jī)后會(huì)自動(dòng)去查詢 SIM 卡是否插入，即使 Luat 腳本把這 3 個(gè)管腳配置成了 GPIO，也會(huì)因?yàn)槟K底層軟件在查詢 SIM 卡的時(shí)候又配置成了 SIM 卡信號(hào)功能，導(dǎo)致在操作這 3 個(gè) GPIO 時(shí)操作失敗。如果在這種情況下要使用這 3 個(gè) GPIO，請(qǐng)?jiān)陂_機(jī)后延遲 10 秒鐘再去配置這 3 個(gè) GPIO；如果 SIM0 插入了 SIM 卡則不存在這個(gè)問題，因?yàn)槟K查詢到 SIM0 接口的 SIM 卡已插入的情況下，會(huì)優(yōu)先使用這個(gè) SIM 卡，不再會(huì)去查詢 SIM1 接口的 SIM 卡是否已插入。

3.14.3 SIM 接口參考電路

下圖是 SIM 接口的參考電路，使用 6pin 的 SIM 卡座。

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在SIM卡接口的電路設(shè)計(jì)中，為了確保SIM卡的良好的功能性能和不被損壞，在電路設(shè)計(jì)中建議遵循以下設(shè)計(jì)原 則：

1. SIM卡座與模塊距離擺件不能太遠(yuǎn)，越近越好，盡量保證SIM卡信號(hào)線布線不超過20cm。
2. SIM卡信號(hào)線布線遠(yuǎn)離RF線和VBAT電源線。
3. 為了防止可能存在的USIM_CLK信號(hào)對(duì)USIM_DATA信號(hào)的串?dāng)_，兩者布線不要太靠近，在兩條走線之間增加 地屏蔽。且對(duì)USIM_RST_N信號(hào)也需要地保護(hù)。
4. 為了保證良好的ESD保護(hù)，建議加TVS管，并靠近SIM卡座擺放。選擇的ESD器件寄生電容不大于50pF。在模 塊和SIM卡之間也可以串聯(lián)22歐姆的電阻用以抑制雜散EMI，增強(qiáng)ESD防護(hù)。SIM卡的外圍電路必須盡量靠近 SIM卡座。

3.15 音頻接口

模塊提供了兩路模擬音頻輸入通道和三路模擬輸出通道，支持通話、錄音和播放等功能。

3.15.1 防止 TDD 噪聲和其它噪聲

手持話柄及免提的麥克風(fēng)建議采用內(nèi)置射頻濾波雙電容（如10pF和33pF）的駐極體麥克風(fēng)，從干擾源頭濾除射頻干擾，會(huì)很大程度改善耦合TDD噪音。33pF電容用于濾除模塊工作在900MHz頻率時(shí)的高頻干擾。如果不加該電容，在通話時(shí)候有可能會(huì)聽到TDD噪聲。同時(shí)10pF的電容是用以濾除工作在1800MHz頻率時(shí)的高頻干擾。 需要注意的是，由于電容的諧振點(diǎn)很大程度上取決于電容的材料以及制造工藝，因此選擇電容時(shí)，需要咨詢電容的供應(yīng)商，選擇最合適的容值來(lái)濾除高頻噪聲。

PCB 板上的射頻濾波電容擺放位置要盡量靠近音頻器件或音頻接口，走線盡量短，要先經(jīng)過濾波電容再到其他點(diǎn)。

天線的位置離音頻元件和音頻走線盡量遠(yuǎn)，減少輻射干擾，電源走線和音頻走線不能平行，電源線盡量遠(yuǎn) 離音頻線。

差分音頻走線必須遵循差分信號(hào)的Layout規(guī)則。

3.15.2 麥克風(fēng)接口

AIN1通道已內(nèi)置駐極體麥克風(fēng)偏置電壓。 參考電路下圖所示：

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3.15.3 耳機(jī)接口

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上圖是目前Air724UG 的開發(fā)板上采用的耳機(jī)接口電路：

HEADMIC_BIAS 給耳機(jī)麥克提供偏置電壓；

HEADMIC_IN_DET 用來(lái)檢測(cè)耳機(jī)按鍵，HEADMIC_IN_DET 內(nèi)部是一個(gè)ADC，故 HEADMIC_IN_DET 還可以支持多功能按鍵；

HP_DET 用來(lái)檢測(cè)耳機(jī)插入，當(dāng)耳機(jī)插入時(shí)為低，當(dāng)耳機(jī)拔出時(shí)為高；

這個(gè)耳機(jī)電路存在一個(gè)弊端，由于耳機(jī)拔出后需要給 22uF 電容充電后HP_DET 才能為高，導(dǎo)致耳機(jī)拔出檢測(cè)會(huì)延遲 6-10 秒左右的時(shí)間，故推薦將耳機(jī)電路修改成下面的參考電路二

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更換了耳機(jī)插座的型號(hào)，換成檢測(cè)管腳是常開類型的耳機(jī)插座；

• 未插入耳機(jī)時(shí)，耳機(jī)插座的 Pin3 和 Pin4 之間處于斷開狀態(tài)，HP_DET 由內(nèi)部拉高，為高電平；
• 插入耳機(jī)后，耳機(jī)插座的 Pin3 和 Pin4 之間導(dǎo)通，并連接到左聲道的耳機(jī)喇叭，左聲道的耳機(jī)喇叭等效于 32 歐姆的接地電阻，故 HP_DET 被拉低變成低電平；
• 拔出耳機(jī)后，耳機(jī)插座的 Pin3 和 Pin4 之間斷開，因?yàn)椴恍枰o 22uF 的電容充電，HP_DET 馬上變成了高電平，不會(huì)出現(xiàn)耳機(jī)拔出檢測(cè)過慢的問題。

耳機(jī)根據(jù)第 3 段和第 4 段的接線定義不同可以分為 國(guó)標(biāo)OMTP 和 美標(biāo)CTIA 兩種，在設(shè)計(jì)耳機(jī)插座的電路后需要選擇相應(yīng)的耳機(jī)。

上面的兩個(gè)耳機(jī)參考電路是按照國(guó)標(biāo)OMTP 設(shè)計(jì)的，故只能使用 OMTP 標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)。如果要使用美標(biāo) CTIA

的耳機(jī)，則需要把第 3 段、第 4 段的接線對(duì)換一下。

表格 10：耳機(jī)輸出性能參數(shù)，測(cè)試條件：25°C，VBAT=4.2V

3.15.4 聽筒輸出接口

聽筒輸出可以驅(qū)動(dòng) 32 歐姆的差分聽筒，參考電路如下：

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表格 11：聽筒輸出性能參數(shù)，測(cè)試條件：25°C，VBAT=4.2V

3.15.5 喇叭輸出接口

喇叭輸出通道可以直接驅(qū)動(dòng)8歐姆喇叭，參考電路如下：

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1. Speaker 的走線需要走成差分形式，平行并等長(zhǎng)；
2. Speaker 走線寬度建議在 0.5mm 以上；
3. 模塊內(nèi)置音頻PA 可配置為Class-AB 模式或 Class-D 模式，工作在 Class-D 模式下時(shí)，Speaker 走線對(duì)外的干擾特別大，Layout 時(shí)要注意遠(yuǎn)離敏感信號(hào)線；
4. 10pF 和 33pF 的濾波電容需要靠近 speaker 放置；
5. 建議預(yù)留TVS 保護(hù)管，靠近speaker 放置；
6. 如果因?yàn)閮?nèi)置PA 的輸出功率不夠大，可以再外加一個(gè)音頻功放，注意一定要選支持差分輸入的音頻功放，并把模塊內(nèi)置 PA 的工作模式配置成Class-AB

表格 12：喇叭輸出性能參數(shù)（Class-AB 模式），測(cè)試條件：25°C，VBAT=4.2V

表格 13：喇叭輸出性能參數(shù)（Class-D 模式），測(cè)試條件：25°C，VBAT=4.2V

3.16 LDO輸出****

1. Air724UG 模塊最多可支持 6 路LDO 輸出；
2. V_GLOBAL_1V8 同時(shí)也給模塊內(nèi)部供電，因此推薦只用來(lái)給外部上下拉用，不要給大功率器件供電，以免影響系統(tǒng)穩(wěn)定；
3. VMMC 通常給MMC 卡供電，VCC_LCD 通常給LCD 供電，VCC_CAMA 和 VCC_CAMD 通常給Camera供電，VSIM1 通常用來(lái)給SIM 卡供電，在沒有上述外設(shè)時(shí)，這些LDO 也可以靈活的用來(lái)給其他設(shè)備供電，請(qǐng)注意在給外部器件供電時(shí)不要超過 LDO 的最大電流。
4. 注意在調(diào)整VMMC 的輸出電壓時(shí)，也會(huì)同時(shí)影響到 VMMC 電壓域的GPIO： GPIO24,GPIO25,GPIO26,GPIO27,GPIO28
5. 注意在調(diào)整VCC_LCD 的輸出電壓時(shí)，也會(huì)同時(shí)影響到VCC_LCD 電壓域的GPIO： GPIO0,GPIO1,GPIO2,GPIO3,GPIO4
6. 注意在調(diào)整VSIM1 的輸出電壓時(shí)，也會(huì)同時(shí)影響到 VSIM1 電壓域的GPIO：GPIO29,GPIO30,GPIO31

3.17 PWM

PWM_PWT_OUT 的時(shí)鐘基于 APB 時(shí)鐘，主時(shí)鐘是 200Mhz，通過配置 pwt 寄存器的 PWT_Period 和

PWT_Duty 來(lái)控制 pwm 的輸出

PWM_LPG_OUT（Light Pulse Generation）用于低頻率的應(yīng)用如驅(qū)動(dòng) LED 閃爍。下面是頻率和占空比可以選擇的取值范圍：

周期范圍：125ms,250ms,500ms,1000ms,1500ms,2000ms,2500ms, 3000ms

選擇對(duì)應(yīng)的時(shí)間，輸出的波形周期也與之對(duì)應(yīng)。

高電平時(shí)間： 15.6ms, 31.2ms, 46.8ms, 62ms, 78ms, 94ms, 110ms, 125ms, 140ms, 156ms, 172ms, 188ms, 200ms, 218ms, 243ms

選擇對(duì)應(yīng)高電平時(shí)間，輸出在當(dāng)前周期內(nèi)的高電平。

3.18 ADC

Air724UG 支持兩路ADC 輸入

表格 14：ADC 性能

注意：

1. 在 VBAT 沒有供電的情況下，ADC 接口不要接任何輸入電壓。
2. ADC 的極限輸入電壓是 5V；
3. 軟件默認(rèn)設(shè)置的量程是 0-VBAT，如果輸入電壓超過 VBAT，會(huì)導(dǎo)致ADC 獲取的值誤差很大；
4. 可以通過軟件設(shè)置不同的量程來(lái)調(diào)整ADC 的精度；

3.19 AT固件功能管腳****

3.19.1 WAKEUP_OUT

表格 15：WAKEUP_OUT 信號(hào)動(dòng)作

如果模塊用作主叫方，WAKEUP_OUT 會(huì)保持高電平，收到 URC 信息或者短信時(shí)除外。而模塊用作被叫方時(shí)，

WAKEUP_OUT 的時(shí)序如下所示：

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3.19.2 AP_WAKEUP_MODULE

模塊支持兩種睡眠模式：

睡眠模式 1：發(fā)送 AT+CSCLK=1，通過 AP_WAKEUP_MODULE 管腳電平控制模塊是否進(jìn)入睡眠睡眠模式 2：發(fā)送 AT+CSCLK=2，模塊在串口空閑一段時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入睡眠

3.19.3 狀態(tài)指示燈

Air724UG 用一個(gè)管腳來(lái)指示開機(jī)狀態(tài)，用兩個(gè)管腳信號(hào)來(lái)指示網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。如下兩表分別描述了管腳定義和不同網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的邏輯電平變化：

表格 16：網(wǎng)絡(luò)指示管腳定義

表格 17：指示網(wǎng)絡(luò)管腳的工作狀態(tài)

指示燈參考電路如下圖所示：

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圖表 19：指示燈參考電路

3.20 省電功能

根據(jù)系統(tǒng)需求，有兩種方式可以使模塊進(jìn)入到低功耗的狀態(tài)。對(duì)于AT版本使用“AT+CFUN”命令可以使模塊 進(jìn)入最少功能狀態(tài)。

具體的功耗數(shù)據(jù)請(qǐng)查詢 5.4 功耗 章節(jié)。

3.20.1 最少功能模式 / 飛行模式

最少功能模式可以將模塊功能減少到最小程度，此模式可以通過發(fā)送“AT+CFUN=”命令來(lái)設(shè)置。 參數(shù)可以選擇 0，1，4。

• 0：最少功能（關(guān)閉RF和SIM卡）；
• 1：全功能（默認(rèn)）；
• 4：關(guān)閉RF發(fā)送和接收功能；

如果使用“AT+CFUN=0”將模塊設(shè)置為最少功能模式，射頻部分和 SIM 卡部分的功能將會(huì)關(guān)閉。而串口依然有效，但是與射頻部分以及 SIM 卡部分相關(guān)的 AT 命令則不可用。

如果使用“AT+CFUN=4”設(shè)置模塊，RF部分功能將會(huì)關(guān)閉，而串口依然有效。所有與RF部分相關(guān)的AT命令不 可用。

模塊通過“AT+CFUN=0”或者“AT+CFUN=4”設(shè)置以后，可以通過“AT+CFUN=1”命令設(shè)置返回到全功能狀態(tài)。

3.20.2 睡眠模式（慢時(shí)鐘模式）

對(duì)于 LUAT 版本，模塊開機(jī)默認(rèn)啟動(dòng)自動(dòng)睡眠控制，在系統(tǒng)空閑的情況下會(huì)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式， 可以通過定時(shí)器，IO 中斷，網(wǎng)絡(luò)消息中斷，鬧鐘中斷等來(lái)喚醒。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn) AT 版本，對(duì)于睡眠模式的控制方法如下：

3.20.2.1 串口應(yīng)用

串口應(yīng)用下支持兩種睡眠模式：

1. 睡眠模式 1：通過 AP_WAKEUP_MODULE 管腳電平控制模塊是否進(jìn)入睡眠
2. 睡眠模式 2：模塊在串口空閑一段時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入睡眠

3.20.2.1.1 睡眠模式 1

開啟條件：

發(fā)送 AT 指令 AT+CSCLK=1

模塊進(jìn)入睡眠：

控制 AP_WAKEUP_MODULE 腳拉高，模塊會(huì)進(jìn)入睡眠模式 1

模塊退出睡眠：

拉低 AP_WAKEUP_MODULE 腳 50ms 以上，模塊會(huì)退出睡眠模式可以接受 AT 指令模塊在睡眠模式 1 時(shí)的軟件功能：

不響應(yīng) AT 指令，但是收到數(shù)據(jù)/短信/來(lái)電會(huì)有 URC 上報(bào)

HOST 睡眠時(shí)，模塊收到數(shù)據(jù) / 短信 / 來(lái)電如何喚醒 HOST ：

WAKEUP_OUT 信號(hào)

3.20.2.1.2 睡眠模式 2

開啟條件：

發(fā)送 AT 指令 AT+CSLCK=2

模塊進(jìn)入睡眠：

串口空閑超過 AT+WAKETIM 配置的時(shí)間（默認(rèn) 5s），模塊自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式 2

模塊退出睡眠：

串口連續(xù)發(fā)送 AT 直到模塊回應(yīng)時(shí)即退出睡眠模式 2

模塊在睡眠模式 2 時(shí)的軟件功能：

不響應(yīng) AT 指令，但是收到數(shù)據(jù)/短信/來(lái)電會(huì)有 URC 上報(bào)

HOST 睡眠時(shí)，模塊收到數(shù)據(jù) / 短信 / 來(lái)電如何喚醒 HOST ：

WAKEUP_OUT 信號(hào)

3.20.2.2 ****USB應(yīng)用

開啟條件：

USB HOST 必須支持 USB suspend/resume

模塊進(jìn)入睡眠：

HOST 發(fā)起 USB suspend

模塊退出睡眠：

HOST 發(fā)起 USB resume

HOST 睡眠時(shí)，模塊收到數(shù)據(jù) / 短信 / 來(lái)電如何喚醒 HOST ：

WAKEUP_OUT 信號(hào)

3.21 模式切換匯總

表格 18：模式切換匯總

以上先分享到這里，接下來(lái)會(huì)分享第三部分。

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