隨著信息技術的迅速發(fā)展,，無線遠程監(jiān)控技術得到了越來越廣泛的應用,，采用先進的GPRS技術的無線監(jiān)控管理系統(tǒng)，集計算機,、通信,、機電、自動控制等多種先進技術于一體,，成功實現(xiàn)了對無線分布式系統(tǒng)的實時監(jiān)控管理和靈活部署,，解決了傳統(tǒng)控制由于沒有通訊功能，而無法實現(xiàn)集中監(jiān)控的問題,，以及沒有或無法解決實時大數(shù)據(jù)量處理的問題,。因此移動終端的設計也逐漸倍受關注，本文提及的MC35i模塊屬于無線通訊核心模塊,，是結合語音,、數(shù)據(jù)傳輸、簡訊服務及傳真等功能的高科技產(chǎn)品,。此模塊功能強大,，利用此無線模塊的通訊產(chǎn)品便能夠很好地在客戶端進行系統(tǒng)整合的規(guī)劃。目前該無線模塊的應用領域比較廣泛,，主要包括：
　　(1)移動應用,，如個人數(shù)字助理、智能型手機,、上網(wǎng)板,、及筆記型計算機,；

　　(2)交通運輸，如衛(wèi)星定位系統(tǒng),、交通控制系統(tǒng),、車隊管理系統(tǒng)、汽車保安系統(tǒng)等,；

　　(3)工業(yè)用途,，如無線公用電話,、無線遠程監(jiān)控系統(tǒng),、遠程儀器電表傳訊等。

　　文中所述的設計結合單片機或者ARM嵌入式控制可以完成GPRS數(shù)據(jù)流傳輸短消息收發(fā),、語音傳輸,、與Pc機進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽褢迷诨贕PRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏€監(jiān)控系統(tǒng)中,。

　　1 MC35i模塊

　　MC35i是Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊,，可以快速安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸,、短消息服務 (Short Message Service)和傳真,。模塊的工作電壓為3.3～4.8 V，可以工作在900 MHz和1800 MHz兩個頻段,，所在頻段功耗分別為2W(900 M)和1W(1800 M),。該模塊包括了前期版本TC35的所有功能，同時新增加了快速的GPRS技術,，采用GPRS分時復用的CLASS 8標準,，具有始終在線的功能且理論上傳輸速率最高可達171.2 kb/s，通信傳輸時延較小,，最長不超過3s,。

　　模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息,、第三組的二類傳真,、以及2.4k，4.8k,，9.6k的非透明模式,。此外，該模塊還具有電話簿功能,、多方通話,，漫游檢測功能，常用工作模式有省電模式,、IDLE,、TALK等模式,。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現(xiàn)電源連接,、指令,、數(shù)據(jù)、語音信號,、及控制信號的雙向傳輸,。通過ZIF連接器及50Ω天線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線,。

　　MC35i模塊主要由GSM基帶處理器,、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC),、閃存,、ZIF連接器、天線接口六部分組成,。作為MC35i的核心,，基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號,，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數(shù)字功能,。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR,、HR 和EFR語音信道編碼,。具體結構可參考圖1。

2 外圍應用電路

　　MC35i模塊的正常運行需要相應的外圍電路與其配合,。MC35i共有40個引腳,，通過ZIF連接器分別與電源電路、啟動與關機電路,、數(shù)據(jù)通信電路,、語音通信電路、SIM卡電路,、指示燈電路等連接,。

　　(1)啟動電路

　　啟動電路由開漏極三極管和上電復位電路組成。模塊上電10 ms后(電池電壓須大于3 V),，為使之正常工作,，必須在15腳(/IGT)加時長至少為100ms的低電平信號，且該信號下降沿時間小于1 ms,。啟動后,，15腳的信號應保持高電平。如2圖所示，為啟動電路產(chǎn)生的信號,，從中可以看出10 m8的延時和100 ms的低電平,。

根據(jù)上面的分析，設計啟動部分的參考電路如下：　

如圖3所示,，當Power ON腳電壓由低變高時,，電容C1被充電左負右正。電流方向為逆時針方向,，此時電阻R1的電壓上正下負(當UR1≥0.7 V時)使Q1的發(fā)射結正偏,，晶體管處于導通狀態(tài)，IGT腳處于低電平,。當POWER ON腳電壓由高變低時,。電容C1開始放電，此時電阻R1的電壓上負下正使Q1的發(fā)射結反偏,，晶體管截止,，IGT腳處于高電平,。顯然IGT腳在 POWERON腳電壓由低變高時處于低電平,，GPRS模塊開機。根據(jù)引腳要求IGT腳電平在處于下降沿并保持低電平100 ms≤t≤1s后跳到高電平,。所以這里對C1的容值,，R1、R2,、R3的阻值就有要求了,，這時需要調(diào)整C1的電容值，R1,、R2的阻值以滿足開機條件,。為了方便說明，模塊開機電路電路圖可以簡化如下：如圖4所示,，開關由a投向b,，并在t=0前開關與a端相連時間足夠長達到穩(wěn)態(tài)，即Uc(0-)=0,。由于電容電壓不能跳變,，在開關投到b的瞬間，電容電壓仍為零,。即C(0+)=0,。且t≥0時RC電路與電源相接，因此可以認為是求零狀態(tài)響應的問題,。

當開關投向b后電容電壓從零值開始充電,，電壓逐漸上升，最后應趨于穩(wěn)態(tài)值 。穩(wěn)態(tài)值是根據(jù)“電容相當于開路”而確定為Us的,。根據(jù)這樣的考慮,，得出：

　　電容上的電壓上升，而電阻上的電壓逐漸下降,，當R1上的電壓降到0.7 V時,，三極管將截止，因而要算出R1的電壓降到0.7 V時的時間,。

　　UR1=i(t)×R1      (2)
　　由式1,，2得：0.7= 5/(200×103)e-1/200×200×103。解得：t=255 ms,。其中：r=R總×C+,；R總=R1+R2=200Ω ；r=R總×C+=200×103 ×106=200 ms,?？芍?00 ms≤255 ms≤1s符合系統(tǒng)要求。(2)數(shù)據(jù)通信電路

　　數(shù)據(jù)通信電路主要完成GPRS數(shù)據(jù)流傳輸,、短消息收發(fā),、與PC機通信、軟件流控制等功能,。MC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā),，符合 ITU.T RS.232接口電路標準，工作在CMOS電平(2.65 V),。數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位,、1位停止位、無校驗位,，可以在300 bps-115 kbps的波特率下運行,，支持的自動波特率為4.8 kbps—115 kbps(14.4 kbps和28.8 kbps除外)。MC35i模塊還支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的軟件流控制,。

　　數(shù)據(jù)通信電路以MAXIM公司的MAX3238芯片為核心,，實現(xiàn)電平轉換及串口通信功能。MAX3238芯片供電電壓為3-5.5 V,，符合TIA/EIA-232-F和ITUv.28標準,。具有獨特的±15 KV人體靜電保護措施，兼容5 v邏輯輸入,，內(nèi)含3路接收,、5路發(fā)送串行通信接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達250 kbps,。該芯片的最大特點是,，在串行口無數(shù)據(jù)輸入的情況下，可以靈活的進行電源管理，即當FORCEON為低電平,、/FORCEOFF為高電平時,，Auto-Powerdown Plus功能有效。在正常運行模式下,，約30秒時間內(nèi)若芯片在接收和發(fā)送引腳沒有檢測到有效信號,，將自動進入Powerdown模式，此時耗電1uA,。如果FORCEON和/FORCEOFF引腳均為高電平,，那么Auto-Powerdown Plus功能失效。在Auto-Powerdown Plus功能有效的時,，如果檢測到接收或發(fā)送引腳有信號輸入,，該芯片自動被激活，轉入正常工作狀態(tài),。如果任一接收通道的輸入電壓高于2.7 V或小于-2.7 V,，或者位于-0.3 V～0.3 V的時間小于30 us，則/INVALID(15腳)引腳為高電平(數(shù)據(jù)有效),。如果所有接收通道的輸入電壓位于-0.3 V～0.3 V的時間大于30 uS,，則/INVALID(15腳)引腳為低電平(數(shù)據(jù)無效)。

　　該芯片的以上特性,，滿足了MC35i作為移動終端的3路接收,、5路發(fā)送電路連接要求,。在MAX3238與ZIF連接器相應引腳連接時,，要注意發(fā)送、接收引腳連接正確,。MAX3238還需要連接4個0.1uF的電容配合,，才能完成電平轉換功能。MC35i模塊通過RS-232接口各引腳輸出的信號有RXD,、 CTS,、DSR、DCD,、RING,，輸入的信號為TXD、RTS,、DTR,。

　　由于MC35i的接口電路使用了9針串口的全部引腳，使MC35i可以獲得DTR,、DSR,、DCD和RING控制信號。信號RING用來向蜂窩設備指示接收到Unsolicited Result Code(URC)。通過AT指令,，可以設置MC35i的不同運行模式,。

　　(3)語音通信電路

　　由于MC35i的GSM基帶處理器內(nèi)集成了音頻濾波、ADC,、DAC,、語音合成等部分，所以模塊語音接口的外圍電路連接相對簡單,。MC35i有兩個語音接口,，每個接口均有模擬麥克輸入和模擬耳機輸出。為了適合不同的外設,，模塊共有6種語音模式,，可通過指令AT^SNFS選擇。第一個語音接口的默認配置為 Votronic HH-SI-30.3/V1.1/0手持話筒,，語音模式為1(默認),、4、5,，其中模式1參數(shù)固定,。第二個語音接口為頭戴式耳機和麥克設置，語音模式為 2,、3,、6。

　　為了防止從麥克風和耳機導線引入高頻干擾,，影響MC35i的正常運行,。設計電路時，在麥克風,、耳機,、以及手持聽筒的插孔處都接有電感。此外,，考慮到靜電保護的因素,，所有語音信號輸入端都通過電容與GND耦合。

 　　(4)SIM卡電路

　　基帶處理器集成了一個與ISO 7816-3 IC Card標準兼容的SIM接口,。為了適合外部的SIM接口,，該接口連接到主接口(ZIF連接器)。在GSM11.11為SIM卡預留5個引腳的基礎上,，MC35i在ZIF連接器上為SIM卡接口預留了6個引腳,，所添加的CCIN引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。當插入SIM卡,，該引腳置為高電平,，系統(tǒng)方可進入正常工作狀態(tài),。但是目前移動運營商所提供的SIM卡均無CCIN引腳，所以在設計電路時將引腳CCIN與CCVCC相連,。

　　在設計中為SIM卡布線時,，發(fā)現(xiàn)了一個值得引起注意問題：如果將SIM卡的第四腳CCGND直接與印刷電路板的GND相連，不作任何信號的隔離保護,，則通話時音量很小,。考慮到設計中的電磁兼容和靜電保護等因素,，為了達到最佳的通話效果,，采用在SIM支架下，即印刷電路板的頂層敷設一層銅隔離網(wǎng),，該層敷銅與 SIM卡的CCGND引腳相連,，CCGND和電路板的GND之間通過兩個并聯(lián)的電容和電感耦合。這樣為SIM卡構成了一個隔離地,，屏蔽了其他信號線對 SIM卡的干擾,。再進行語音通話時，話音清晰,。

　　3 結束語

　　由Siemens公司的GPRS模塊MC35i及其外圍電路構成的移動終端,，可以很好的完成短消息收發(fā)、GPRS數(shù)據(jù)傳輸和語音通信,。利用該移動終端結合三星的S3C44B0X ARM開發(fā)板進行控制很好地實現(xiàn)了對遠程電力線的實時監(jiān)控,。