如何將GSM模塊集成到嵌入式系統(tǒng)中？

作為一個(gè)家庭的愛(ài)和獎(jiǎng)勵(lì)，有時(shí)他們可能是一種痛苦。例如，我的阿姨拒絕與我的祖父溝通。他們相隔不到三十分鐘;但是，拒絕見(jiàn)面。這使得協(xié)調(diào)訪問(wèn)我的家庭變得不必要的困難，因?yàn)槲医?jīng)常需要制定單獨(dú)的日程計(jì)劃，以便看到每個(gè)可以說(shuō)話的派系。但最讓人感到壓力的是，它常常讓中間人溝通角色給我：如果我的姨媽或祖父都有事情發(fā)生，那么我就是那個(gè)必須通知其中任何一個(gè)人的人。這個(gè)過(guò)程需要大量精力，需要大量跟蹤。

充當(dāng)溝通的中間環(huán)節(jié)可能會(huì)讓人筋疲力盡。當(dāng)您將全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）模塊與嵌入式系統(tǒng)集成時(shí)，對(duì)于平板電腦和手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備尤其如此。雖然我并不經(jīng)常使用機(jī)械和模塊，但是在保持電源完整性和機(jī)械耗盡方面的困難是我在嘗試計(jì)劃交替的假日聚會(huì)時(shí)常常感受到的感覺(jué)。

移動(dòng)設(shè)備和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)

GSM模塊用于建立嵌入式系統(tǒng)和GSM蜂窩網(wǎng)絡(luò)之間的通信。 GSM在全球范圍內(nèi)以不同的頻率運(yùn)行。歐洲，亞洲，大洋洲和中東地區(qū)常用900Mhz和1800 MHz頻段，而美國(guó)使用950 Mhz和1850 Mhz頻段。

GSM模塊使嵌入式系統(tǒng)能夠發(fā)送和接收短信，在通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS調(diào)制解調(diào)器）網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)，以及撥打或接聽(tīng)語(yǔ)音呼叫。與普通手機(jī)一樣，GSM模塊需要激活的SIM卡才能運(yùn)行。

古老的GSM調(diào)制解調(diào)器技術(shù)也廣泛應(yīng)用于其他類(lèi)型的應(yīng)用，包括自動(dòng)售貨機(jī)和能源系統(tǒng)。 GSM技術(shù)使嵌入式系統(tǒng)能夠?qū)⒉僮鲾?shù)據(jù)傳輸?shù)街醒敕?wù)器，而無(wú)需人為干預(yù)。 GSM模塊可用于任何方便的自動(dòng)售貨機(jī)，當(dāng)需要補(bǔ)充配料時(shí)能夠提醒供應(yīng)商，或者作為監(jiān)控電氣參數(shù)并使建筑管理團(tuán)隊(duì)能夠遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的能效系統(tǒng)特別有用。

有些自動(dòng)售貨機(jī)使用GSM模塊來(lái)跟蹤庫(kù)存。

微控制器如何與GSM模塊集成

GSM模塊通常以可隨時(shí)安裝的PCB格式提供，同時(shí)還有SIM卡插槽和天線插孔。模塊也有集成（IC）封裝，但這要求您設(shè)計(jì)GSM IC的完整電路。

SIM900A是我在設(shè)計(jì)中使用的一種流行的GSM模塊。 SIM900A IC的工作電壓范圍為3.4V至4.4V。但是，它的峰值電流可能超過(guò)2A，這會(huì)影響您設(shè)計(jì)PCB的方式。 SIM900A包括GSM模塊的一些關(guān)鍵通信電路 - 微控制器使用通用異步接收器 - 發(fā)送器（UART）和SIM卡連接。

微控制器使用標(biāo)準(zhǔn)AT＆amp; T協(xié)議與GSM模塊通信。通過(guò)向GSM模塊發(fā)送正確的命令A(yù)T＆amp; T序列來(lái)完成諸如發(fā)送和接收文本消息的操作。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的固件開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，這不應(yīng)該是一個(gè)問(wèn)題，除非硬件設(shè)計(jì)有問(wèn)題。

使用GSM模塊設(shè)計(jì)PCB時(shí)的最佳實(shí)踐

在我的第一個(gè)原型中，我花了幾個(gè)小時(shí)試圖發(fā)現(xiàn)微控制器每次嘗試發(fā)送短信時(shí)重置的原因。在排除失控代碼，壞指針和堆棧溢出后，我終于意識(shí)到電壓調(diào)節(jié)器不足以承受GSM模塊在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中消耗的電流。

困擾GSM模塊的問(wèn)題之一設(shè)計(jì)是有限的電源容量。確保GSM模塊接收正確的電壓電平并不困難，但訣竅在于確保在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)功率足夠。傳輸時(shí)，典型的GSM模塊可能會(huì)吸收超過(guò)2A的電壓。

您需要確保為GSM模塊供電的穩(wěn)壓器能夠處理突然的電流尖峰。不僅如此，電源銅連接必須足夠?qū)挷⑶易銐蚝褚蕴幚砀唠娏鳌７駝t，您將面臨損壞銅軌本身的風(fēng)險(xiǎn)。使用適當(dāng)?shù)纳峒夹g(shù)進(jìn)行電源管理也很重要，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生大量的熱量。

電磁干擾（EMI）也可能成為影響嵌入式系統(tǒng)穩(wěn)定性的問(wèn)題。天線通常連接到GSM模塊以提高無(wú)線電波信號(hào)強(qiáng)度。整個(gè)系統(tǒng)需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，以確保微控制器不受EMI的影響，特別是在發(fā)送和接收期間。最佳實(shí)踐，例如確保GSM調(diào)制解調(diào)器與其他板載模塊之間有足夠的間隙，有助于減少EMI問(wèn)題。

< small>確保電源管理電路可以處理GSM模塊的電流消耗。

GSM模塊為設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和不確定性。雖然您無(wú)法圍繞您的家庭進(jìn)行設(shè)計(jì)，但您可以圍繞電源完整性進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這里，使用AltiumDesigner?的PDN Analyzer?等工具可以確保電源連接中的電流密度處于適當(dāng)?shù)乃健?/p>