GSM模块TC35及其外围电路设计
摘 要 介绍了siemens公司的gsm模块tc35、ti公司的电平转换芯片max3238，以及由其组成的移动终端，指出了实际设计中出现的问题和解决办法。
1. 引言 随着通信事业的发展，移动通信应用领域的不断扩大，移动终端的设计也逐渐倍受关注。本文详细介绍了siemens公司的gsm模块tc35、ti公司的电平转换芯片max3238等器件，及其构成的移动终端的硬件电路。该设计可以完成短消息收发、语音传输、与pc机进行数据传输等功能，已应用在基于gsm短消息的gps车辆监控系统中。
2. tc35模块 tc35是siemens公司推出的新一代无线通信gsm模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(short message service)和传真。模块的工作电压为3.3 －5.5v，可以工作在900mhz和1800mhz两个频段，所在频段功耗分别为2w（900m）和1w（1800m）。模块有at命令集接口，支持文本和pdu模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、idle、talk等模式。通过独特的40引脚的zif连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过zif连接器及50ω天线连接器，可分别连接sim卡支架和天线。
tc35模块主要由gsm基带处理器、gsm射频模块、供电模块(asic)、闪存、zif连接器、天线接口六部分组成。作为tc35的核心，基带处理器主要处理gsm终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持fr、hr和efr语音信道编码。
图1 tc35功能框图
3. 外围应用电路 tc35模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合。tc35共有40个引脚，通过zif连接器分别与电源电路、启动与关机电路、数据通信电路、语音通信电路、sim卡电路、指示灯电路等连接。如图2所示，
图2 tc35 的外围电路连接
3.1 电源及启动电路 电源电路分为充电电池和稳压电源模块两部分：充电电池主要为整个系统提供3.6v工作电电压，同时产生max3238所需要的高电平；ti公司的三端电源模块ua7806将外部＋12v直流电源转换为＋6v，连到zif连接器的11、12引脚，在充电模式下，为tc35提供＋6v、500ma的充电电压。
启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电10ms后(电池电压须大于3v)，为使之正常工作，必须在15脚(/igt)加时长至少为100ms的低电平信号，且该信号下降沿时间小于1ms。启动后，15脚的信号应保持高电平。下图所示，为启动电路产生的信号，从中可以看出10ms的延时和100ms的低电平。
图3 采集到的启动信号降沿
3.2 数据通信电路 数据通信电路主要完成短消息收发、与pc机通信、软件流控制等功能。tc35的数据接口采用串行异步收发，符合itu-t rs-232接口电路标准，工作在cmos电平(2.65v)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300bps～115kbps的波特率下运行，支持的自动波特率为4.8kbps～115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。tc35模块还支持rts0/cts0的硬件握手和xon/xoff的软件流控制。
数据通信电路以ti公司的max3238芯片为核心，实现电平转换及串口通信功能。
ti公司的max3238芯片供电电压为3～5.5v，符合tia/eia-232-f 和itu v.28标准。具有独特的±15kv人体静电保护措施，兼容5v逻辑输入，内含3路接收、5路发送串行通信接口，最大数据传输速率可达250 kbps。该芯片的最大特点是，在串行口无数据输入的情况下，可以灵活的进行电源管理，即当forceon(13脚)为低电平、/forceoff(14脚)为高电平时，auto-powerdown plus功能有效。在正常运行模式下，约30秒事件内若芯片在接收和发送引脚没有检测到有效信号，将自动进入powerdown模式，此时耗电1ua。如果forceon和/forceoff引脚均为高电平，那么auto-powerdown plus功能失效。在auto-powerdown plus功能有效的时，如果检测到接收或发送引脚有信号输入，该芯片自动被激活，转入正常工作状态。如果任一接收通道的输入电压高于2.7v或小于-2.7v，或者位于-0.3v～0.3v的时间小于30us，则/invalid(15脚)引脚为高电平(数据有效)。如果所有接收通道的输入电压位于-0.3v～0.3v的时间大于30us，则/invalid(15脚)引脚为低电平(数据无效)。
forceon /forceoff auto-powerdownplus operation status t_out r_out r1outb
× 0 × powerdown(forced off) high-z high-z active
1 1 × normal operation(forced on) active active active
0 1 30s powerdown(auto-powerdown plus) active active active
表1 输出控制真值表 该芯片的以上特性，满足了tc35作为移动终端的3路接收、5路发送电路连接要求。在max3238与zif连接器相应引脚连接时，要注意发送、接收引脚连接正确。max3238还需要连接4个0.1uf的电容配合，才能完成电平转换功能。tc35模块通过rs-232接口各引脚输出的信号有rxd0、cts0、dsr0、dcd0、ring0，输入的信号为txd0、rts0、dtr0。
由于tc35的接口电路使用了9针串口的全部引脚，使tc35可以获得dtr0、dsr0、dcd0和ring0控制信号。信号ring0用来向蜂窝设备指示接收到unsolicited result code (urc)。通过at指令，可以设置tc35的不同运行模式。
3.3 语音通信电路 由于tc35的gsm基带处理器内集成了音频滤波、adc、dac、语音合成等部分，所以模块语音接口的外围电路连接相对简单。tc35有两个语音接口，每个接口均有模拟麦克输入和模拟耳机输出。为了适合不同的外设，模块共有6种语音模式，可通过指令at^snfs选择。第一个语音接口的默认配置为votronic hh-si-30.3/v1.1/0手持话筒，语音模式为1(默认)、4、5，其中模式1参数固定。第二个语音接口为头戴式耳机和麦克设置，语音模式为2、3、6。
为了防止从麦克风和耳机导线引入高频干扰，影响tc35的正常运行。设计电路时，在麦克风、耳机、以及手持听筒的插孔处都接有电感。此外，考虑到静电保护的因素，所有语音信号输入端都通过电容与gnd耦合。
3.4 sim卡电路 基带处理器集成了一个与iso 7816-3 ic card标准兼容的sim接口。为了适合外部的sim接口，该接口连接到主接口(zif连接器)。在gsm11.11为sim卡预留5个引脚的基础上，tc35在zif连接器上为sim卡接口预留了6个引脚，所添加的ccin引脚用来检测sim卡支架中是否插有sim卡。当插入sim卡，该引脚置为高电平，系统方可进入正常工作状态。但是目前移动运营商所提供的sim卡均无ccin引脚，所以在设计电路时将引脚ccin与ccvcc相连。
在设计中为sim卡布线时，发现了一个值得引起注意问题：如果将sim卡的第四脚ccgnd直接与印刷电路板的gnd相连，不作任何信号的隔离保护，则通话时音量很小。考虑到设计中的电磁兼容和静电保护等因素，为了达到最佳的通话效果，采用在sim支架下，即印刷电路板的顶层敷设一层铜隔离网，该层敷铜与sim卡的ccgnd引脚相连，ccgnd和电路板的gnd之间通过两个并联的电容和电感耦合。此举为sim卡构成了一个隔离地，屏蔽了其他信号线对sim卡的干扰。再进行语音通话时，话音清晰。
4. 结束语 由siemens公司的gsm模块tc35及其外围电路构成的移动终端，可以很好的完成短消息收发、数据和语音通信。该移动终端结合rockwell公司的jupiter gps oem板，并由单片机控制而组成的车载移动单元，可以很好的完成利用gsm短消息传送车辆定位信息的工作。
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2. tc35模块 tc35是siemens公司推出的新一代无线通信gsm模块，可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(short message service)和传真。模块的工作电压为3.3 －5.5v，可以工作在900mhz和1800mhz两个频段，所在频段功耗分别为2w（900m）和1w（1800m）。模块有at命令集接口，支持文本和pdu模式的短消息、第三组的二类传真、以及2.4k，4.8k，9.6k的非透明模式。此外，该模块还具有电话簿功能、多方通话，漫游检测功能，常用工作模式有省电模式、idle、talk等模式。通过独特的40引脚的zif连接器，实现电源连接、指令、数据、语音信号、及控制信号的双向传输。通过zif连接器及50ω天线连接器，可分别连接sim卡支架和天线。
tc35模块主要由gsm基带处理器、gsm射频模块、供电模块(asic)、闪存、zif连接器、天线接口六部分组成。作为tc35的核心，基带处理器主要处理gsm终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持fr、hr和efr语音信道编码。
图1 tc35功能框图
3. 外围应用电路 tc35模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合。tc35共有40个引脚，通过zif连接器分别与电源电路、启动与关机电路、数据通信电路、语音通信电路、sim卡电路、指示灯电路等连接。如图2所示，
图2 tc35 的外围电路连接
3.1 电源及启动电路 电源电路分为充电电池和稳压电源模块两部分：充电电池主要为整个系统提供3.6v工作电电压，同时产生max3238所需要的高电平；ti公司的三端电源模块ua7806将外部＋12v直流电源转换为＋6v，连到zif连接器的11、12引脚，在充电模式下，为tc35提供＋6v、500ma的充电电压。
启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。模块上电10ms后(电池电压须大于3v)，为使之正常工作，必须在15脚(/igt)加时长至少为100ms的低电平信号，且该信号下降沿时间小于1ms。启动后，15脚的信号应保持高电平。下图所示，为启动电路产生的信号，从中可以看出10ms的延时和100ms的低电平。
图3 采集到的启动信号降沿
3.2 数据通信电路 数据通信电路主要完成短消息收发、与pc机通信、软件流控制等功能。tc35的数据接口采用串行异步收发，符合itu-t rs-232接口电路标准，工作在cmos电平(2.65v)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，可以在300bps～115kbps的波特率下运行，支持的自动波特率为4.8kbps～115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。tc35模块还支持rts0/cts0的硬件握手和xon/xoff的软件流控制。
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× 0 × powerdown(forced off) high-z high-z active
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由于tc35的接口电路使用了9针串口的全部引脚，使tc35可以获得dtr0、dsr0、dcd0和ring0控制信号。信号ring0用来向蜂窝设备指示接收到unsolicited result code (urc)。通过at指令，可以设置tc35的不同运行模式。
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