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通信模组的通信线路设计

菜鸟
2020-02-25 16:14:43     打赏

通信线路是数据交换的保证,2G模组一般为串口通信,3G4G一般为USB通信。串口通信时,也要注意串口线尽量做好保护,并尽量做到对称,串口线内部不要穿插其他走线,保证数据传输的正确性。USB通信时,注意阻抗匹配,差分走线90欧,并保持等长,误差不超过10mil,与电源线等容易干扰的信号线做好隔离。

下面以奇迹物联的AM400E产品为例,详细介绍具体设计方法。AM400E 模块奇迹物联推出的一款 LTE 工业级无线通信模块,支持 LTE-FDDLTE-TDDWCDMAGSM 通信。

AM400E 模块可以提供 2 UART 接口,其中一组支持硬件流控。最高支持 3.6Mbit/s 速率,接口为 1.8V 电平,连接方式如下图。

2-1.png 

原理图设计注意事项:

请注意信号连接的对应关系。

参考设计电路适用于带硬件流控和不带硬件流控的串口电路,如果不使用硬件流控,将UART_RTSUART_CTSMCU_CTSMCU_RTS 悬空即可;

如果 UART  MCU 逻辑电平不匹配,需要做电平转换。

根据逻辑电平品质差异,推荐三种电平转换电路。

如果 MCU_UART 的低电平 V IL 200mV,使用如下推荐电路 。

 

2-2.png 

相关器件:

Q305/Q306/Q307/Q308MMBT3904 或者 MMBT2222。高速率晶体管更好。

C303/C304/C305/C306:加速电容,减小三极管导通截至时间,在高速率传输环境中(1M 以内),可

有效改善数字信号上升沿时间,避免误码产生,用户根据实际情况选择是否使用;

DNI—220pF:选择空贴或者贴 220pF 电容;

MCU_TXD MCU_RXD 分别为 MCU 的发送和接收端口,TXD RXD 分别为模块的发送和接收

端口。VCC_IO MCU IO 电压。

如果外部 MCU 的电平大于 3.3V,或者串口速率高于 1MHz,推荐使用电平转换芯片。如图下图所示。


 

2-3.pngNLSX4373 是一个双向高速电平转换芯片,最高速率可达 20Mb/s

VL  IO_VL1  IO_VL2 的参考电压,电压范围是 1.5V-5.5V

VCC  IO_VCC1  IO_VCC2 的参考电压,电压范围是 1.5V-5.5V

EN 是使能脚,输入 VL-0.2V 以上的电平有效,图中直接连接 VDD_1P8,该电平转换芯片一直处于工作状态。

AM400E 可以通过 USB 接口实现程序下载、数据通讯及调试等。模块的 USB USB 设备,客户可以根据需求选择使用。推荐 USB 连接电路如图 所示

 

2-4.png 

原理图设计注意事项:

USB_VBUS 上并 1μFC301)和 22pFC302)滤波电容,电源线上必须有 ESD 器件;

USB_DPUSB_DM 数据线上的 ESD 保护二极管结电容尽量采用小于 1pF 的。USB_DPUSB_DM 线上串联一个不大于 10Ω 的电阻可有效改善 USB ESD 性能。建议使用5Ω。

PCB 设计注意事项:

USB_VBUS 上的滤波电容尽量靠近模块管脚放置,ESD 管尽可能靠近 USB 连接器放置。

USB_DPUSB_DM 上的 ESD 管尽可能靠近 USB 连接器放置。

USB 数据线需要采用差分走线,差分阻抗为 90Ω;走线从端口到模块引脚需要和其他信号线隔离,应包地处理。

以上是我们在模组开发项目中硬件电源设计过程中的一些经验累积,希望您在项目开发过程中少走弯路,顺利完成开发任务。最后介绍我们奇迹物联,我们产品涵盖了基于eSIM技术的2G,4G,NB模组,并且还为客户提供模组相关的硬件设计资料和评审服务,帮助客户快速完成项目开发,迅速抢占物联网市场。


 

文章奖励内容:

本文Candy奖励:GSMA 2019 《eSIM在中国-未来之路》产业报告

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高工
2020-02-25 22:55:51     打赏
2楼

设计思路还是很不错的


工程师
2020-02-25 22:59:34     打赏
3楼

说的有道理


助工
2020-02-27 16:21:43     打赏
4楼

说的有道理



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