GSM модуль SIM900D

 Важной составляющей автоматизации любого объекта является система мониторинга и контроля. Если управлять объектом на небольших расстояниях (до нескольких сот метров) не вызывает больших проблем – можно использовать индивидуальные маломощные приемо-передатчики. То с мониторингом удаленных объектов такой прием не прокатит, организовать собственный радиоканал, скажем на 100 км, так просто не выйдет. Но тут есть один выход – можно использовать развернутые повсеместно сети сотовых операторов. Для этого есть даже специализированные GSM-модули, прикидывающиеся в сети опсоса простым мобильником. Один из таких GSM-модулей SIM900D попал ко мне в руки (за что спасибо товарищу RD3AVJ), о нем и пойдет речь.

 SIM900D по сути является законченным устройством, который способен задействовать большинство услуг сотовой связи: совершать и принимать звонки, слать и получать SMS и MMS, использовать GPRS и заходить на FTP. Плюс такие плюшки как встроенный контроллер заряда Li-Ion батарей, часы реального времени, выход ШИМ интерфейс для подключения дисплея и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).

 Для начала работы модуля нужно минимум внешних элементов и питание, но обо всем по порядку. 

 ПИТАНИЕ

 Модуль необходимо запитывать постоянноым напряжением в диапазоне 3,2-4,5 вольта. Плюс питания подводится к выводам 38-39 (VBAT). Земля подводится ко всем выводам GND. Потребление в режиме ожидания составляет всего 1мА, но следует учитывать что во время регистрации сети или при плохом сигнале модуль задирает мощность и потребление кратковременно может подниматься до 2 А. Источник питания должен быть готов к этому и электролиты на пару тысяч микрофарад здесь лишними не будут.  В апноте на модуль приведена рекомендуемая схема питания на стабилизаторе MIC29302WT:

 В случае автономной работы рекомендуется использовать Li-Ion аккумуляторы, которые модуль может сам и подзаряжать.  Для этого имеется встроенный контроллер заряда. Чтобы модуль мог контроллировать процесс заряда, имеется вход TEMP_BAT (27 вывод). К этому выводу подключается третий вывод аккумулятора (это вывод встроенного в аккумулятор термистра) и в случае перегрева акка, зарядка будет прекращена. 

     

 Источник питания для заряда аккумулятора подключается к выводу VCHG (28 вывод). Напряжение источника может находиться в диапазоне 5-6 Вольт с возможностью тянуть ток до 750 мА.  Заряд начинается автоматически при подаче напряжения на вывод VCHG, поэтому в управляющей программе следует организовать опрос состояния батареи и при необходимости подавать напряжение заряда, например, через транзисторный ключ. 

 ПОДКЛЮЧЕНИЕ SIM-КАРТЫ

Следующим основным элементом является сим карта. Это ключ ко входу в сеть опсоса 🙂 Для работы с модулем необходимы сим карты с напряжением питания 3 или 1,8 вольт (старые пяти вольтовые симки работать не будут). Общая схема подключения ниже.  

     

 Подключается она к выводам SIM_x (выводы 6-9). Для того чтобы на выводе SIM_VDD появилось питающее напряжение необходимо прижать вывод KBR0 (вывод 10) к земле.  Для защиты линий от статики рекомендуют  использовать специальные TVS диоды типа SMF05С. Но их фиг где найдешь, поэтому можно оставить без них, главное поменьше трогать руками эти выводы. А при запайке, если нет паяльной станции, паять отключенным паяльником. 

 АНТЕННА

Тут вроде все просто, она подключается к выводу 33 (ANT). Желательно использовать специальную антенну GSM диапазона, от ее качества будет зависеть потребляемая мощность передатчика, и как итог – время автономной работы модуля. У меня на отрезок дорожки на плате длиной 7 мм уровень сигнала был 4 из 31, тоесть ловится но очень слабо. Но это при условии что репитер GSM находился на соседнем здании.

 Правая часть схемы (обведенная пунктиром) служит для согласования импенданса антенны, если она подключается не напрямую к модулю, а через длинный провод. Номиналы здесь подбираются практически и по специальным приборам, поэтому эту часть схемы можно упустить.

 

 ЧАСЫ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

В модуле имеется собственный RTC, способный вести время даже при отсутствии основного питания. Для этого к выводу VRTC (вывод 15) должен быть подключен источник резервного питания, например 3-х вольтовая батарейка CR2032 или ионистр. В случае подключения незаряжаемого источника (как простая батарейка) необходимо использовать диод Шоттки, для ограничения обратного тока. Ниже приведены две схемы, слева подключение ионистра; справа – батарейки. 

 ИНДИКАЦИЯ

Для индикации собственного состояния в процессе работы, у модуля есть несколько выводов для подключения светодиодов. Первый из них вывод NETLIGHT (вывод 41). На этом выводе при работающем модуле появляется меандр, с частотой зависящей от состояния подключения к сотовой сети: во время поиска и регистрации высокий уровень на этом выводе появляется с периодом 800мс, после регистрации сети – с периодом 3 сек. Подключать светодиод к этому выводу можно только через транзисторный ключ:

 

 Для индикации работы модуля есть еще один вывод – STATUS (5 вывод). На нем появляется высокий уровень когда модуль находится в рабочем режиме. Светодиод к этой ноге подключается также как и к выводу NETLIGHT (через NPN транзистор).

 Вывод RING (вывод 11) служит для индикации входящих звонков и текстовых сообщений. Этот вывод удобно использовать с внешним прерыванием контроллера, для оперативного реагирования на события. В отличии от двух предыдущих на выводе RING активным уровнем явлется низкий, поэтому если сюда цеплять светодиод, то в качестве ключа нужно использовать PNP транзистор:

 

 ЗАПУСК МОДУЛЯ

 Модуль запускается при отрицательном импульсе длинной не менее 1 сек. на ноге PWRKEY (вывод 12). Для подачи импульса рекомендуется использовать следующую схему:

 Для открытия транзистора можно использовать кнопку или импульс с микроконтроллера. Если снова подать импульс на эту ногу, то модуль выключится.

 АУДИО

У модуля SIM900D имеется по два входа для микрофона и выхода на динамик. Для подключения используются выводы с 18 по 26. Схема согласования ниже.

Подключение микрофона:

Подключение динамика:

Опять же желательно использовать защиту линий от статического электричества.

 ШИМ и АЦП и остальные порты I/O

 Помимо основных функций, модуль умеет по команде генерировать ШИМ сигнал в диапазоне 200-5000 Гц с разрешением 10 бит. Выход для ШИМ находится на ноге PWM (47 вывод). К нему  можно подключить буззер и запрограммировать на проигрывание монофонической мелодии. 

 Еще одной полезной фишкой модуля является встроенный 10-битный АЦП, способный измерять напряжения до 2,8 В с частотой выборок 200кГц. Вход для преобразователя находится на выводе 29 – ADC0.

 Остальные выводы представляют меньший интерес. Например, выводы 13,14,16 являются линией для подключения дисплея по SPI интерфейсу, но стандартная прошивка модуля не позволяет использовать эту функцию.  Перепрошивка модуля выполняется через специальную программу, которую можно скачать с офф сайта производителя. Для прошивки модуля используются выводы DBG_RXD (1) и DBG_TXD (2).

 И теперь самое главное и интересное – УПРАВЛЕНИЕ. Управление модулем происходит через стандартный UART, посредством AT-команд. Здесь я их описывать не буду, это тема отдельной статьи, скажу лишь что модуль может работать на скоростях от 1200 до 115200 бод. При включении устанавливается режим авто-настройки скорости от 1200 до 57600, 8 бит данных, без четности и 1 стоп битом. Для синхронизации необходимо выждать несколько секунд после включения и послать команду «AT». В ответ модуль отправит «ОК». В дальнейшем можно запрограммировать общение модуля на фиксированной частоте. Для подключения к микроконтроллеру или компьютеру используются выводы RXD (3) и TXD (4). Важным моментом является то, что на этих линиях может быть напряжение не более 3В и если используется контроллер с большим напряжением питания, необходимо использовать согласующие цепи.

Даташит на SIM900D (описание хардверной части)

 На этом пока все, немного позже выложу описание платы для этой железки, которая получилась у меня и приведу основные рабочие команды.


Взято с: avrproject.ru


Категория: AVR
Метки:

Написать коментарий

*
= 5 + 5

Добавить изображение

Последние статьи