穩(wěn)壓電源電路 - 帶USB接口的短信收發(fā)最小系統(tǒng)設(shè)計

　　最小系統(tǒng)工作電壓為5 V DC。由于TC35i 模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達3 A,故外加穩(wěn)壓器件必須達到足以提供該額定電流的條件。另外，電源的指標不僅僅有電壓，而且功率容限等指標都要滿足要求，故采用圖2的設(shè)計方案。在該系統(tǒng)中,開關(guān)電源芯片LM7805 完成12 V到?5 V?的轉(zhuǎn)換,電源電路主要由LM7805和AS1117-3.3這2個三端穩(wěn)壓電源模塊構(gòu)成，電源模塊AS1117-3.3接收LM7805輸入的5 V電平，輸出為整個單片機系統(tǒng)提供+3.3 V工作電壓，連到ZIF連接器的1~5引腳，為TC35i提供+5 V、500 mA的充電電壓。電源的輸出基本不會受外部輸入變動干擾，而且有效的消除了電磁干擾。

　　2.2 IGT電路

　　對于TC35i模塊控制，IGT信號非常重要，只有正確的IGT信號才可以使TC35i模塊正常運行。系統(tǒng)加電后,為使TC35i 進入工作狀態(tài),必須給IGT 加一個延時大于100 ms 的低脈沖,電平下降持續(xù)時間不可超過1 ms。驅(qū)動IGT時，TC35i 供電電壓不能低于3.3 V ,否則TC35不能激活。電路設(shè)計如圖3所示。啟動電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。為保證整個系統(tǒng)正常啟動，要求在電源加電時，IGT必須保持大于100 ms的低電平后，再跳到高電平，在電路板中是依靠RC電路來完成的，且該信號下降沿時間小于1 ms。啟動后，IGT腳的信號應(yīng)保持高電平。電源通電后，+5 V電源通過電阻對電容充電，使電容正極上的電壓慢慢上升，大約經(jīng)過100 ms達到高電位，使施密特觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，系統(tǒng)被復(fù)位。啟動后, IGT應(yīng)保持高電平(3.3 V) 。

　　TC35i數(shù)據(jù)接口通過USB電纜直接與PC機連接。數(shù)據(jù)接口遵從DCE的ITU2T RS232內(nèi)部交換電路標準，實現(xiàn)異步串行收發(fā)功能。

　　2.3 TC35i其他部分電路

　　TC35i使用外接式SIM卡, ZIF連接器上有6個引腳做為SIM卡的接口,SIM卡上也有6個引腳分別與它相對應(yīng), SIM卡同TC35i是這樣連接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過SIM卡閱讀器與TC35i的同名端直接相連,CCIN懸空,而TC上的CCIN通過一個3.3 kΩ電阻與CCVCC相連，用來檢測SIM卡是否插好。這種連接方式是由SIM卡閱讀器決定的，由于此部分的電路簡單，本文就不提供了。

　　TC35i的SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示TC35i的工作狀態(tài)，可用AT命令A(yù)T SYNC進行切換，本模塊使用的是后一種。當LED熄滅時,表明TC35i處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài);當LED為600 ms亮/600 ms熄時，表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄;當LED為75 ms亮/3 s熄時，表明TC35i已登錄進網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。

　　2.4 單片機周圍電路

　　采用Cygnal公司內(nèi)置USB接口的高性能微控制器芯片C8051F320，簡化了硬件部分的設(shè)計。該單片機即實現(xiàn)了USB接口的功能又要完成對模塊的控制功能。因為C8051F320是帶USB接口的單片機，所以整個硬件部分與一般單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)類似，僅需要通過端口P0.5和P0.4連接40腳ZIF插座就可實現(xiàn)模塊和單片機之間的通信。下面是設(shè)計時應(yīng)特別注意的問題：在外接晶體時，一定要在晶體的兩端接上10 MΩ的電阻，晶體外殼最好接地，而且布線盡量的短，盡量減少干擾。若要快捷、成功地開發(fā)一個USB設(shè)備，正確、合理的調(diào)試方法是必不可少的環(huán)節(jié)。那么設(shè)計調(diào)試所用的JTAG口時，要在TCK加上3.3 V上拉，上拉電阻為4.7 kΩ。本單片機共有32個引腳，對于未用的I/O口最好用100 Ω的電阻下拉到地。這樣有助于保護I/O口。

　　3 軟件設(shè)計

　　基于帶有USB接口的短信發(fā)送系統(tǒng),既包括硬件設(shè)計又包括軟件設(shè)計，下面簡單介紹軟件設(shè)計。USB應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計分為三部分：USB外設(shè)端的固件(firmware)、主機操作系統(tǒng)上的客戶驅(qū)動程序以及主機應(yīng)用軟件。8051F320固件程序控制整個系統(tǒng)的運行，并負責(zé)處理PC機發(fā)來的各種USB請求，以完成它們之間的數(shù)據(jù)傳輸。該固件共包含7個程序文件，響應(yīng)各種來自系統(tǒng)的USB標準請求，完成各種數(shù)據(jù)的交換工作和事件處理。單片機通過串行口控制TC35i，控制方法采用標準的AT命令集。由于在 GSM標準中，中文編碼采用的是Unicode編碼，而不是目前國內(nèi)常用的GB-2312編碼，故還需要進行中文編碼的轉(zhuǎn)換，才能顯示漢字字型。因此，在進行短消息的發(fā)送時，還要對用戶數(shù)據(jù)按PDU格式進行編碼，為了增強硬件的功能最好把這部分放在固件。這些底層的驅(qū)動函數(shù)將會使上層協(xié)議的編寫很方便，更重要的是，它提供了一個硬件抽象層。當?shù)讓佑布膭訒r，只需要改動底層的驅(qū)動函數(shù)，而上層函數(shù)的代碼不變。在此基礎(chǔ)之上再編寫應(yīng)用層程序。主機應(yīng)用軟件通過客戶驅(qū)動程序與系統(tǒng)USBDI進行通信，實現(xiàn)系統(tǒng)USB數(shù)據(jù)的傳送動作。

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　　圖3 IGT電路

　　在USB傳輸中，因外圍設(shè)備的類型與應(yīng)用不同，制定了4種傳輸類型，分別是控制傳輸(control transfer)、中斷傳輸(interrupt transfer)、批量傳輸(bulk transfer)以及實時傳輸(isochronous transfer)。其中，需要特別注意的是慢速設(shè)備僅支持控制傳輸與中斷傳輸。在此系統(tǒng)中采用中斷傳輸。

　　筆者采用Keil C51完成固件的設(shè)計，在DRIVER STUDIO環(huán)境中采用Visual C++ 6.0完成USB驅(qū)動程序的設(shè)計，最后用Visual C++ 6.0開發(fā)生成應(yīng)用軟件及其相關(guān)使用說明。本設(shè)計完全采用Windows風(fēng)格，用戶可快捷地使用本設(shè)備。

　　4 結(jié)論

　　利用西門子公司TC35i模塊和新華龍公司C8051F320的最小系統(tǒng)進行設(shè)計開發(fā)，簡單容易，開發(fā)周期短，且?guī)в蠻SB接口，提高了安全性，減少現(xiàn)場人員工作的復(fù)雜性，易于為工程實踐所采用。本文通過計算機實現(xiàn)了短信收發(fā)功能,利用C51對其進行編程控制,在此基礎(chǔ)上,對軟件和硬件加以改動還可以進行二次開發(fā)實現(xiàn)其他功能,例如，可以通過移動終端來查收多種信息和控制各種工程的現(xiàn)場設(shè)備?？傊?，本系統(tǒng)作為一個無線通信系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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