?# 一、緒論

Air700ECQ是一款基于移芯EC716E平臺(tái)設(shè)計(jì)的LTE Cat 1無線通信模組。支持移動(dòng)雙模FDD-LTE/TDD-LTE的4G遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)。以極小封裝，極高性價(jià)比，滿足IoT行業(yè)的數(shù)傳應(yīng)用需求。例如共享應(yīng)用場景，定位器場景，DTU數(shù)傳場景等。

圖表 1：功能框圖

二、綜述

表格 1：模塊型號(hào)列表

2.1 主要性能

表格 2：模塊主要性能

三、應(yīng)用接口

模塊采用LGA封裝，50個(gè)SMT焊盤管腳，以下章節(jié)將詳細(xì)闡述Air700ECQ各接口的功能

3.1 管腳描述

?

圖表 2：Air700ECQ 管腳排列圖（正視圖）

表格 3：管腳描述

電源

?

串口

?

模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC 接口

天線接口

?

LED 指示燈接口

***** 注:

1. **二次開發(fā) **GPIO復(fù)用功能詳見對(duì)應(yīng)《_GPIO_table》
2. LDOAON為芯片內(nèi)部部分 GPIO供電電源，由此電源供電的 IO口休眠狀態(tài)下能夠保持。
3. 所有 GPIO和 wakeuppad都支持雙邊沿中斷；

**可以復(fù)用為 ****wakeup ****的 ** io **，休眠以及喚醒狀態(tài)下都能使用；其余 ****io **喚醒狀態(tài)下可用，休眠狀態(tài)下不能使用；

wakeupio可以喚醒休眠，其余 GPIO都不可以。

表格 4：IO 參數(shù)定義

3.2 工作模式

下表簡要的敘述了接下來幾章提到的各種工作模式。

表格 5：工作模式

注意：

1. 當(dāng)模塊進(jìn)入休眠模式或深度休眠模式后，部分GPIO 會(huì)處于掉電關(guān)閉狀態(tài)，掉電 IO 口均無法響應(yīng)中斷，無法喚醒模塊退出休眠模式。休眠掉電GPIO 口請(qǐng)參考
2. 模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)后只能通過以下管腳中斷喚醒退出休眠模式。

3.3 電源供電

3.3.1 模塊電源工作特性

在模塊應(yīng)用設(shè)計(jì)中，電源設(shè)計(jì)是很重要的一部分。由于LTE射頻工作時(shí)最大峰值電流高達(dá)1.5A，在最大發(fā)射功率時(shí)會(huì)有約700mA的持續(xù)工作電流，電源必須能夠提供足夠的電流，不然有可能會(huì)引起供電電壓的跌落甚至模塊直接掉電重啟。

3.3.2 減小電壓跌落

模塊電源VBAT電壓輸入范圍為3.3V~4.3V，但是模塊在射頻發(fā)射時(shí)通常會(huì)在VBAT電源上產(chǎn)生電源電壓跌落現(xiàn)象，這是由于電源或者走線路徑上的阻抗導(dǎo)致，一般難以避免。因此在設(shè)計(jì)上要特別注意模塊的電源設(shè)計(jì)，在VBAT輸入端，建議并聯(lián)一個(gè)低ESR(ESR=0.7Ω)的100uF的鉭電容，以及100nF、33pF、10pF濾波電容，VBAT輸入端參考電路如圖4所示。并且建議VBAT的PCB走線盡量短且足夠?qū)?，減小VBAT走線的等效阻抗，確保在最大發(fā)射功率時(shí)大電流下不會(huì)產(chǎn)生太大的電壓跌落。建議VBAT走線寬度不少于1mm，并且走線越長，線寬越寬。

3.3.3 供電參考電路

電源設(shè)計(jì)對(duì)模塊的供電至關(guān)重要，必須選擇能夠提供至少1A電流能力的電源。若輸入電壓跟模塊的供電電壓的壓差小于2V，建議選擇LDO作為供電電源。若輸入輸出之間存在的壓差大于2V，則推薦使用開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器以提高電源轉(zhuǎn)換效率。

LDO供電：

下圖是5V供電的參考設(shè)計(jì)，采用了Micrel公司的LDO，型號(hào)為MIC29302WU。它的輸出電壓是4.16V，負(fù)載電流峰值到3A。為確保輸出電源的穩(wěn)定，建議在輸出端預(yù)留一個(gè)穩(wěn)壓管，并且靠近模塊VBAT管腳擺放。建議選擇反向擊穿電壓為5.1V，耗散功率為1W以上的穩(wěn)壓管。

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圖表4：供電輸入?yún)⒖荚O(shè)計(jì) 圖表 6：DCDC 供電輸入?yún)⒖荚O(shè)計(jì)

DC-DC 供電：

下圖是 DC-DC 開關(guān)電源的參考設(shè)計(jì)，采用的是杰華特公司的 JW5359M 開關(guān)電源芯片，它的最大輸出電流是 2A，輸入電壓范圍 3.7V~18V。注意 C25 的選型要根據(jù)輸入電壓來選擇合適的耐壓值。

3.3.4 開關(guān)機(jī)

開機(jī)

在VBAT供電后，可以通過如下兩種方式來觸發(fā)Air700ECQ開機(jī)：

1. 按鍵開機(jī): PWRKEY管腳通過輕觸按鍵連接到地，按鍵按下1秒以上實(shí)現(xiàn)開機(jī)。
2. 上電開機(jī)：將PWRKEY管腳直接短接到地，VBAT上電后就可以實(shí)現(xiàn)開機(jī)。

******PWRKEY **管腳開機(jī)

VBAT上電后，可以通過PWRKEY管腳啟動(dòng)模塊，把PWRKEY管腳拉低1秒以上之后模塊會(huì)進(jìn)入開機(jī)流程，軟件會(huì)檢測VBAT管腳電壓，若VBAT管腳電壓大于軟件設(shè)置的開機(jī)電壓（3.3V），會(huì)繼續(xù)開機(jī)動(dòng)作直至系統(tǒng)開機(jī)完成；否則，會(huì)停止執(zhí)行開機(jī)動(dòng)作，系統(tǒng)會(huì)關(guān)機(jī)，開機(jī)成功后PWRKEY管腳可以釋放?？梢酝ㄟ^檢測VDD_EXT管腳的電平來判別模塊是否開機(jī)。推薦使用開集驅(qū)動(dòng)電路來控制PWRKEY管腳。下圖為參考電路：

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圖表 5：開集驅(qū)動(dòng)參考開機(jī)電路

另一種控制PWRKEY管腳的方法是直接使用一個(gè)按鈕開關(guān)。按鈕附近需放置一個(gè)TVS管用以ESD保護(hù)。下圖為參考電路：

圖表 6：按鍵開機(jī)參考電路

3.4 上電開機(jī)

將模塊的PWRKEY 直接接地可以實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)開機(jī)功能。需要注意，在上電開機(jī)模式下，將無法關(guān)機(jī)，只要 VBAT 管腳的電壓大于開機(jī)電壓即使軟件調(diào)用關(guān)機(jī)接口，模塊仍然會(huì)再開機(jī)起來。另外，在此模式下，要想成功開機(jī)起來 VBAT 管腳電壓仍然要大于軟件設(shè)定的開機(jī)電壓值（3.3V），如果不滿足，模塊會(huì)關(guān)閉，就會(huì)出現(xiàn)反復(fù)開關(guān)機(jī)的情況。

對(duì)于用電池供電的應(yīng)用場景不建議用 PWRKEY 接地的上電自動(dòng)開機(jī)方式。

3.4.2 關(guān)機(jī)

以下的方式可以關(guān)閉模塊：

• 正常關(guān)機(jī)：使用PWRKEY管腳關(guān)機(jī)
• 正常關(guān)機(jī)：通過AT指令A(yù)T+CPOWD關(guān)機(jī)
• 低壓自動(dòng)關(guān)機(jī)：模塊檢測到低電壓時(shí)關(guān)機(jī)，可以通過AT指令A(yù)T+CBC 來設(shè)置低電壓的門限值；

******PWRKEY **管腳關(guān)機(jī)

PWRKEY 管腳拉低 1.5s 以上時(shí)間，模塊會(huì)執(zhí)行關(guān)機(jī)動(dòng)作。

關(guān)機(jī)過程中，模塊需要注銷網(wǎng)絡(luò)，注銷時(shí)間與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)有關(guān)，經(jīng)測定用時(shí)約2s~12s，因此建議延長

12s后再進(jìn)行斷電或重啟，以確保在完全斷電之前讓軟件保存好重要數(shù)據(jù)。時(shí)序圖如下：

低電壓自動(dòng)關(guān)機(jī)

模塊在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)當(dāng) VBAT 管腳電壓低于軟件設(shè)定的關(guān)機(jī)電壓時(shí)（默認(rèn)設(shè)置 3.3V），軟件會(huì)執(zhí)行關(guān)機(jī)動(dòng)作關(guān)閉模塊，以防低電壓狀態(tài)下運(yùn)行出現(xiàn)各種異常。

復(fù)位

RESET_N 引腳可用于使模塊復(fù)位。 拉低RESET_N 引腳 100ms 以上可使模塊復(fù)位。 RESET_N 信號(hào)對(duì)干擾比較敏感， 因此建議在模塊接口板上的走線應(yīng)盡量的短，且需包地處理。

參考電路：

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注意：

1. 復(fù)位功能建議僅在AT+CPOWD 和PWRKEY 關(guān)機(jī)失敗后使用。

**3.5. ****串口 **

模塊提供了三個(gè)通用異步收發(fā)器：主串口 MAIN_UART、AUX_UART、DBG_UART。

**3.5.1. ****MAIN_UART **

表格 6：MAIN_UART 管腳定義

**3.5. ****串口 **

模塊提供了三個(gè)通用異步收發(fā)器：主串口 MAIN_UART、AUX_UART、DBG_UART。

**3.5.1. ****MAIN_UART **

表格 6：MAIN_UART 管腳定義

管腳

主串口 MAIN_UART 用來進(jìn)行 AT 指令通訊。MAIN_UART 支持固定波特率, 不支持自適應(yīng)波特率

MAIN_UART 在休眠狀態(tài)下保持的功能，能夠喚醒模塊

MAIN_UART 的特點(diǎn)如下：

8個(gè)數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗(yàn)，一個(gè)停止位。

用以AT命令傳送，數(shù)傳等。

支持波特率如下：600,1200,2400,4800,14400,9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800,921600bps

注意：

MAIN_UART 在開機(jī)過程中短時(shí)會(huì)輸出固定調(diào)試信息

**3.5.2. ****AUX_UART **

表格 7：AUX_UART 管腳定義

名

AUX_UART為輔助串口，不支持AT指令交互，用于某些外設(shè)通信，如對(duì)接GNSS定位模塊等。

AUX_UART休眠后會(huì)關(guān)閉，無法通過給AUX_UART發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行喚醒。

**3.5.3. **DBG_UART

型

DBG_UART 用來軟件調(diào)試時(shí)輸出 AP trace，建議預(yù)留測試點(diǎn)。

DBG_UART 在開機(jī)過程中短時(shí)會(huì)輸出固定調(diào)試信息。

DBG_TX、DBG_RX 默認(rèn)功能為系統(tǒng)底層日志口，進(jìn)行模塊硬件設(shè)計(jì)時(shí)，在剩余功能引腳充足的前提

下，避免使用 DBG_TX 和 DBG_RX。

如果將此引腳復(fù)用為其他功能，則無法從 DBG_TX 和 DBG_RX 抓取系統(tǒng)日志。

在某些場景下，如果模塊出現(xiàn)異常，無法抓到問題日志，只能通過硬件改版，引出 DBG_TX、

DBG_RX，抓取日志再進(jìn)行分析。

包括但不限于以下兩種場景：

1、低功耗場景：

在低功耗場景下，USB 無法使用，只能通過 DBG_TX、DBG_RX 來抓取日志。

2、非低功耗場景：

模塊接入 USB 時(shí)，工作正常，未接入 USB 時(shí)，工作異常的情況，只能通過 DBG_TX、DBG_RX 來抓取

日志。

**3.5.4. ****串口連接方式 **

串口的連接方式較為靈活，如下是三種常用的連接方式。

三線制的串口請(qǐng)參考如下的連接方式：

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圖表 7：串口三線制連接方式示意圖

**3.5.5. ****串口電壓轉(zhuǎn)換 **

Air700ECQ 模塊的串口電平為 1.8V，能夠滿足大部分外設(shè)，主控的串口直接需求，但是如果要和 3.3V

或者以上的 MCU 或其他串口外設(shè)通信，那就必須要加電平轉(zhuǎn)換電路：

?*

注意

如果低功耗需求上拉不能用vdd-ext，要用agpio或者外部ldo做上拉

此電平轉(zhuǎn)換電路不適用波特率高于460800 bps的應(yīng)用。

D2 必須選用低導(dǎo)通壓降的肖特基二極管。

肖特基二極管以及 NPN 三極管的推薦型號(hào)如下：

對(duì)于波特率高于 460800bps 的應(yīng)用，可以通過外加電平轉(zhuǎn)換芯片來實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，參考電路如下：

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此電路采用的是電平轉(zhuǎn)換芯片是 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

**3.6. ****USB ****接口 **

Air700ECQ 的 USB 符合 USB2.0 規(guī)范，支持高速（480Mbps）、全速（12Mbps）模式和低速（1.2Mbps）

模式。USB 接口可用于 AT 命令傳送，數(shù)據(jù)傳輸，軟件調(diào)試和軟件升級(jí)。

表格 8：USB 管腳定義

USB接口參考設(shè)計(jì)電路如下：

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圖表 8：USB 接口參考設(shè)計(jì)

注意事項(xiàng)如下：

1. USB 走線需要嚴(yán)格按照差分線控制，做到平行和等長；
2. USB 走線的阻抗需要控制到差分 90 歐姆；
3. 需要盡可能的減少 USB 走線的 stubs，減少信號(hào)反射；USB 信號(hào)的測試點(diǎn)最好直接放在走線上以

減少 stub；

4. 盡可能的減少 USB 走線的過孔數(shù)量；
5. 在靠近 USB 連接器或者測試點(diǎn)的地方添加 TVS 保護(hù)管，由于 USB 的速率較高，需要注意 TVS 管

的選型，保證選用的 TVS 保護(hù)管的寄生電容小于 1pF

6. VBUS 作為 USB 插入喚醒作用，并不直接參與 USB 插入檢測，非必須，在不需要 USB 插入喚醒的

場景也可以不接

**3.7. ****USB **下載模式

Air700ECQ 模塊進(jìn)入 USB 下載模式：

1. 在開機(jī)之前，把 BOOT 上拉到 VDD_EXT
2. 給模塊上電，POWKEY 拉低，開機(jī)
3. 成功進(jìn)入下載模式后，PC 端會(huì)虛擬出單個(gè)串口。

3.8 I2C

Air700ECQ 可支持兩路 I2C 接口：

? 兼容 Philips I2C 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

? 支持 Fast mode （400Kbps）和 Slow mode（100Kbps）

? 只支持 master 模式，不支持 slaver 模式

? 可通過軟件來配置內(nèi)部的上拉電阻，1.8K 或者 20K

? 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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Air700ECQ 的 I2C 接口電壓固定 1.8V，能夠滿足大部分外設(shè)的直接需求，但是如果要和 3.3V 或者以上 電平的外設(shè)通信，那就必須要加電平轉(zhuǎn)換電路：

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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. ****SIM ****卡接口 **

Air700ECQ 支持 1 路 SIM 卡接口，支持 ETSI 和 IMT-2000 卡規(guī)范，支持 1.8V 和 3.0V USIM 卡。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

**3.9.1. ****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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圖表 9：使用 6pin SIM 卡座參考電路圖(SIM)

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。

本篇文章先分享到這里，接下來我們分享第二部分。

?審核編輯 黃宇