【文章內(nèi)容簡介】 4 44 49 GND 地35 VCOIN 實時時鐘 (RTC)備用電源輸入管腳40 VIO 對外電源輸出管腳（1）VBAT 接口MG323 模塊正常工作時需要通過 VBAT 管腳來提供供電電源，供電電源電壓輸入范圍為 ～（典型值 ） 。50PIN B2B 連接器為外部供電電源輸入提供 5 個 VBAT 管腳和 5 個 GND 管腳，MG323 模塊在正常使用時，需保證全部管腳都得到有效使用。當 MG323 模塊針對不同外部應(yīng)用時，需重點關(guān)注供電電源方面的設(shè)計。由于實際網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境的差異，當 MG323 模塊以最大功率發(fā)射時，電源供電的瞬時第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計9電流將有可能達到 左右的瞬時峰值，屆時將會引起 VBAT 電壓的跌落，所以應(yīng)確保 VBAT 在任何 情況下供電電源電壓的跌落不能低于 ，否則可能會引起 MG323 模塊重啟等異常情況。對于外部供電電源，推薦使用電流輸出能力大于 2A 的 LDO 或開關(guān)電源，并且在模塊 的電源端口處并聯(lián)一個 2mF 以上的蓄能電容。對于蓄能電容，推薦使用 以上的 電解電容。此外，為了降低通路上阻抗對電壓跌落的影響，建議盡量縮短 VBAT 的走 線。（2）VCOIN 接口VCOIN 是 MG323 模塊內(nèi)部實時時鐘 RTC 備用電源輸入接口。當 VBAT 在位時，實時 時鐘 RTC 可以優(yōu)先通過 VBAT 供電；當 VBAT 不在位時，VCOIN 為實時時鐘 RTC 提 供備用電源輸入，此時 MG323 模塊維持實時時鐘 RTC 功能所需電流約為 5uA。VCOIN 可以使用外部電池供電，推薦使用的電池電壓為 3V；如果不使用電池，也可以外接電容，電容的容值大小決定了在 VBAT 不在位時實時時鐘 RTC 的持續(xù)時間。MG323 模塊支持對外部備用電池進行充電，當 VBAT= 時，充電電流約為 (典型值)。（3）VIO 接口VIO 接口可對外提供 供電電壓，輸出電流為 10mA（典型值） ，可以用于外部電平 轉(zhuǎn)換或者其他應(yīng)用。當 MG323 模塊處于 SLEEP 模式下，VIO 處于開啟的低功耗狀態(tài)（500uA） ；當 MG323 模塊在 Power Down 模式時，VIO 則處于關(guān)閉狀態(tài)。 控制信號接口和開/關(guān)機時序MG323 模塊 B2B 接口的控制信號部分主要包括：開/關(guān)機（TERM_ON）接口，硬件復(fù)位（RESET）接口，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示（LED_SEATUS）接口。 表 22 控 制 信 號 接 口 管 腳 定 義管 腳 號 信 號 名 描 述20 TERM_ON 開/關(guān)機控制管腳22 RESET 硬件復(fù)位管腳25 LED_STATUS 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示管腳 （ 1） 輸 入 控 制 信 號對于輸入控制信號接口部分，MG323 模塊主要實現(xiàn)開/關(guān)機控制和硬件復(fù)位功能。河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院10TERM_ON 管腳用于實現(xiàn)開/關(guān)機功能。當 TERM_ON 管腳拉低≥1s 后，即可開機；開 機后，如果再次將 TERM_ON 管腳拉低 ≥1s，即可關(guān)機。RESET 管腳用于實現(xiàn)模塊硬件復(fù)位。當模塊出現(xiàn)軟件死機的情況時，通過拉低 RESET 管腳≥10ms 后，模塊進行硬件復(fù)位。（2）輸出控制信號MG323 模塊提供了一個網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示接口 LED_STATUS，通過該接口輸出的脈沖信號 來控制用戶接口板上的 LED 狀態(tài)指示燈，顯示網(wǎng)絡(luò)連接的狀態(tài)。LED 狀態(tài)指示燈閃爍的不同模式，代表了不同的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，管腳狀態(tài)如下表所示。表 23 LED_STATUS 管 腳 狀 態(tài) 指 示 說 明工 作 或 網(wǎng) 絡(luò) 狀 態(tài) LED_STATUS 管 腳 輸 出 狀 態(tài)睡眠模式 持續(xù)低電平搜網(wǎng)狀態(tài)或無網(wǎng)絡(luò)時（含無S IM卡或未解P IN 碼時）周期1s ，高 電平輸出0. 1s已注冊上 2G 網(wǎng)絡(luò) 周期3s ，高 電平輸出0. 1sGPRS 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 周期0. 125s，高電平輸出0. 1s語音呼叫 持續(xù)高電平在實際應(yīng)用中，LED_STATUS 管腳不能直接用于驅(qū)動 LED 狀態(tài)指示燈，需要配合三極 管使用，LED 燈的限流電阻選擇，請根據(jù) LED 的實際壓降和額定電流選擇合適的限流 電阻，驅(qū)動示意電路如圖所示。圖 MG323 信號指示燈第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計11（3）開/關(guān)機時序MG323 模塊可以通過開/關(guān)機鍵 TERM_ON 進行開機，開機后軟件會根據(jù)實際設(shè)置情 況上報相關(guān)信息。圖 開機時序MG323 模塊支持硬件復(fù)位功能。當 MG323 模塊出現(xiàn)軟件死機的情況時，您可以通過 RESET 信號控制模塊實現(xiàn)硬件復(fù)位功能。當硬件復(fù)位完成后，軟件開始開機流程，開 機后軟件會根據(jù)實際設(shè)置情況上報相關(guān)信息。圖 關(guān)機時序 UART 接口MG323 模塊 對外提供一路異步 RS232 UART1(8 線全串口) 通信接口。U ART1 支持標準 Modem 握 手信號控制方式，通過 UART1 接口與外界進行串行通信和 AT 指令輸入。河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院12表 24 UART 接口定義管腳號 信號名 描述29 UART1_RD 模塊數(shù)據(jù)發(fā)送端33 UART1_TD 模塊數(shù)據(jù)接收端38 UART1_RIN G 模塊振鈴指示32 UART1_DSR 模塊數(shù)據(jù)設(shè)備就緒34 UART1_RTS 請求發(fā)送36 UART1_DTR 數(shù)據(jù)終端就緒28 UART1_CTS 模塊清除發(fā)送24 UART1_DCD 模塊載波檢測 SIM 卡接口MG323 模塊提供了符合 ISO78163 標準的 SIM 卡接口，支持自動檢測 和 SIM 卡，SIM 卡接口定義如下表所示。表 25 SIM 卡 接 口 定 義 表管腳號 信號名 描述1 SIM_CLK SIM 卡時鐘3 VSIM SIM 卡電源5 SIM_DATA SIM 卡數(shù)據(jù)7 SIM_RST SIM 卡復(fù)位11 GND SIM 卡地MG323 模塊上沒有預(yù)留 SIM 卡座，而是通過 50pin 的 B2B 連接器將 SIM 卡相關(guān)信號 引到外部，由用戶自行在接口板上放置 SIM 卡座。SIM 卡接口硬件電路如下圖所示。圖 SIM 卡原理圖第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計13圖 SIM 卡原理圖 溫度傳感器簡介在設(shè)計中，溫度采集模塊我使用的是美國 DALLAS 公司采用單總線技術(shù)生產(chǎn)的一種新型數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20。DS18B20 溫度芯片是一種集成芯片，能夠有效的減小外界的干擾，提高測量的精度，簡化電路的結(jié)構(gòu)。使用集成芯片，已經(jīng)慢慢的成為設(shè)計電路的一種趨勢。本系統(tǒng)設(shè)計使用溫度芯片DS18B20，也正是順應(yīng)了這一趨勢。DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，其測溫分辨率可達，其提供 9 位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DS1820 或從 DS1820 送出。因此從中央處理器到 DS1820 僅需連接一條線（和地），讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因為每一個 DS1820 有唯一的系列號，因此多個 DS1820 可以存在于同一條單線總線上，這樣占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。這就允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括 HVAC 環(huán)境控制、建筑物設(shè)備或機械內(nèi)的溫度檢測，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測。 DS18B20 支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為55～+125186。C，在10～+85186。C 范圍內(nèi),精度為177?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。溫度芯片 DS18B20 轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換精度高，與微處理器的接口簡單，給硬件設(shè)計工作帶來了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。 在本檢測系統(tǒng)設(shè)計中采用外部電源供電測溫的工作方式，其中電阻 R 是上拉電阻，使得單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院14 DS18B20 管腳配置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS18B20 管腳圖引 腳 定 義 ： (1)GND 為 電 源 地 ；(2)DQ 為 單 數(shù) 據(jù) 總 線 ， 是 數(shù) 字 信 號 輸 入 /輸 出 端 ；(3)VDD 為 外 接 供 電 電 源 輸 入 端 （ 在 寄 生 電 源 接 線 方 式 時 接 地 ） 。 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) ：圖 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（ 1） 光 刻 ROM 中 的 64 位 序 列 號 是 出 廠 前 被 光 刻 好 的 ， 它 可 以 看 作 是該 DS18B20 的 地 址 序 列 碼 。 64 位 光 刻 ROM 的 排 列 是 ： 開 始 8 位 （ 28H） 是產(chǎn) 品 類 型 標 號 ， 接 著 的 48 位 是 該 DS18B20 自 身 的 序 列 號 ， 最 后 8 位 是 前面 56 位 的 循 環(huán) 冗 余 校 驗 碼 （ CRC=X8+X5+X4+1） 。 光 刻 ROM 的 作 用 是 使 每 一個 DS18B20 都 各 不 相 同 ， 這 樣 就 可 以 實 現(xiàn) 一 根 總 線 上 掛 接 多 個 DS18B20的 目 的 。第 2 章 系統(tǒng)主要模塊介紹和硬件設(shè)計15（2）DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用 16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃/LSB 形式表達，其中 S 為符號位。 圖 DS18B20 溫度值格式表這 是 12 位 轉(zhuǎn) 化 后 得 到 的 12 位 數(shù) 據(jù) ， 存 儲 在 18B20 的 兩 個 8 比 特 的RAM 中 ， 二 進 制 中 的 前 面 5 位 是 符 號 位 ， 如 果 測 得 的 溫 度 大 于 0， 這 5 位為 0， 只 要 將 測 到 的 數(shù) 值 乘 于 即 可 得 到 實 際 溫 度 ； 如 果 溫 度 小 于0， 這 5 位 為 1， 測 到 的 數(shù) 值 需 要 取 反 加 1 再 乘 于 即 可 得 到 實 際 溫度 。 例 如 +125℃ 的 數(shù) 字 輸 出 為 07D0H， +℃ 的 數(shù) 字 輸 出 為 0191H， ℃ 的 數(shù) 字 輸 出 為 FF6FH， 55℃ 的 數(shù) 字 輸 出 為 FC90H。 DS18B20 的工作原理DS18B20 的 溫 度 檢 測 與 數(shù) 字 數(shù) 據(jù) 輸 出 全 集 成 于 一 個 芯 片 之 上 ， 從 而 抗 干擾 力 更 強 。 其 一 個 工 作 周 期 可 分 為 兩 個 部 分 ， 即 溫 度 檢 測 和 數(shù) 據(jù) 處 理 。 在 講解 其 工 作 流 程 之 前 我 們 有 必 要 了 解 18B20 的 內(nèi) 部 存 儲 器 資 源 。 18B20 共 有三 種 形 態(tài) 的 存 儲 器 資 源 ， 它 們 分 別 是 ： （ 1） ROM 只 讀 存 儲 器 ， 用 于 存 放 DS18B20ID 編 碼 ， 其 前 8 位 是 單 線系 列 編 碼 （ DS18B20 的 編 碼 是 19H） ， 后 面 48 位 是 芯 片 唯 一 的 序 列 號 ， 最后 8 位 是 以 上 56 的 位 的 CRC 碼 （ 冗 余 校 驗 ） 。 數(shù) 據(jù) 在 出 產(chǎn) 時 設(shè) 置 不 由 用 戶更 改 。 DS18B20 共 64 位 ROM。 （ 2） RAM 數(shù) 據(jù) 暫 存 器 ， 用 于 內(nèi) 部 計 算 和 數(shù) 據(jù) 存 取 ， 數(shù) 據(jù) 在 掉 電 后 丟 失 ，DS18B20 共 9 個 字 節(jié) RAM， 每 個 字 節(jié) 為 8 位 。 第 2 個 字 節(jié) 是 溫 度 轉(zhuǎn) 換 后的 數(shù) 據(jù) 值 信 息 ， 第 4 個 字 節(jié) 是 用 戶 EEPROM（ 常 用 于 溫 度 報 警 值 儲 存 ）的 鏡 像 。 在 上 電 復(fù) 位 時 其 值 將 被 刷 新 。 第 5 個 字 節(jié) 則 是 用 戶 第 3 個EEPROM 的 鏡 像 。 第 8 個 字 節(jié) 為 計 數(shù) 寄 存 器 ， 是 為 了 讓 用 戶 得 到 更 高的 溫 度 分 辨 率 而 設(shè) 計 的 ， 同 樣 也 是 內(nèi) 部 溫 度 轉(zhuǎn) 換 、 計 算 的 暫 存 單 元 。 第9 個 字 節(jié) 為 前 8 個 字 節(jié) 的 CRC 碼 。 EEPROM 非 易 失 性 記 憶 體 ， 用 于 存 放 長 期需 要 保 存 的 數(shù) 據(jù) ， 上 下 限 溫 度 報 警 值 和 校 驗 數(shù) 據(jù) ， DS18B20 共 3 位河北聯(lián)合大學(xué)信息工程學(xué)院16EEPROM， 并 在 RAM 都 存 在 鏡 像 ， 以 方 便 用 戶 操 作 。DS18B20 的 使 用 方 法 （ 1） DS18B20 的 初 始 化 。圖 DS18B20 的初始化時序圖 先 將 數(shù) 據(jù) 線 置 高 電 平 “1”。 延 時 （ 該 時 間 要 求 的 不 是 很 嚴 格 ， 但 是 盡 可 能 的 短 一 點 ） 數(shù) 據(jù) 線 拉 到 低 電 平 “0”。 延 時 750 微 秒 （ 該 時 間 的 時 間 范 圍 可 以 從 480 到 960 微 秒 ） 。 數(shù) 據(jù) 線 拉 到 高 電 平 “1”。 延 時 等 待 （ 如 果 初 始 化 成 功 則 在 15 到 60 毫 秒 時 間 之 內(nèi) 產(chǎn) 生 一 個 由DS18B20 所 返 回 的 低