基于ARM Cortex—M3的無(wú)線通信系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)與數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)哪K的要求，本文采用了ARM Cortex—M3內(nèi)核的主流產(chǎn)品STM32作為主控芯片，采用SIMCom公司的SIM900A作為通信芯片。在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)以及相關(guān)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)之后，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程無(wú)線通信模塊。該模塊在實(shí)驗(yàn)室試運(yùn)行一周后，沒(méi)有出現(xiàn)掉線的情況，數(shù)據(jù)收發(fā)的速度也很快。該模塊具有性能穩(wěn)定，外形小巧，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。廠方投入使用之后，反應(yīng)良好。

　　無(wú)線通信模塊整體設(shè)計(jì)方案

　　模塊主要有電源部分、主控部分、通信部分、數(shù)據(jù)傳輸部分4個(gè)部分組成。通信模塊采用SIM900A進(jìn)行無(wú)線通信。主控模塊采用STM32作為主控芯片，來(lái)控制短信的收發(fā)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌M(jìn)行。遠(yuǎn)程終端可以是手機(jī)或者上位機(jī)的數(shù)據(jù)中心軟件，經(jīng)過(guò)處理之后，儲(chǔ)存下來(lái)，方便日后的查詢。本模塊具有低功耗，方便靈活，操作簡(jiǎn)單并且穩(wěn)定，掉線之后可以自動(dòng)連接，運(yùn)行過(guò)程十分穩(wěn)定，并且成本較低。

　　電源電路設(shè)計(jì)

　　在主電路中，主控芯片STM32的工作電壓為2.0～3.6 V，通信芯片SIM900A的工作電壓為3.1～4.6 V，為使模塊各個(gè)部分正常工作，必須對(duì)兩者進(jìn)行分別供電，電源供電電路如下：

　　圖中V12外接12 V電源，經(jīng)過(guò)電容濾波后輸入到LM2576，實(shí)現(xiàn)12 V到4 V的轉(zhuǎn)換，R1、R2在線路中起到分壓作用，D2燈亮起時(shí)，表示模塊已經(jīng)正常供電。LM2576是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3 A電流輸出降壓開(kāi)關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，具有完善的保護(hù)電路，比較穩(wěn)定。

　　圖2 電源模塊

　　 主控芯片電路設(shè)計(jì)

　　主控模塊采用STM32單片機(jī)作為微控制器，該芯片能工作于-40～105℃的溫度范圍，MAX3232芯片用于串行口的電平變換，實(shí)現(xiàn)控制器與通信接口之間的通信。串口1與電源電平轉(zhuǎn)換芯片Max3223相連，USART1_TX（輸出，所以在配置GPIO時(shí)，定義該口的模式為推拉輸出，USART1_ RX為輸入，定義為懸浮輸入模式。串口2與SN65LBC184D通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，USART2_RTS、USART2_RX為輸入端口，模式定義為懸浮輸入模式，USART2_CTS、USART2_TX為輸出端口，模式定義為推拉輸出。串口3用來(lái)控制SIM900A芯片，USART3_RTS、 USART3_RX為輸入端口，模式定義為懸浮輸入，USART3_CTS、USART3_TX為輸出端口，模式定義為推拉輸出。

　　圖3 主控芯片STM32

　　 通信芯片電路設(shè)計(jì)

　　通信芯片采用SIMCom公司的新型緊湊型產(chǎn)品SIM900A，它屬于雙頻GSM/GPRS 模塊，完全采用SMT封裝形式，性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高，并且能夠滿足用戶的多種需求。在實(shí)現(xiàn)斷線自動(dòng)重連功能時(shí)，涉及到DCD、RI兩個(gè)引腳的使用。DCD引腳用來(lái)實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)模塊掉線時(shí)，會(huì)給DCD引腳一個(gè)高電平，當(dāng)這個(gè)電平被DCD引腳檢測(cè)到之后，模塊就是采取相應(yīng)的動(dòng)作，來(lái)重新連接上線。RI引腳在模塊上線之后，就一直保持高電平，在有電話和短信進(jìn)來(lái)的時(shí)候，RI管腳就會(huì)有一個(gè)低電平出現(xiàn)，當(dāng)RI引腳檢測(cè)到這個(gè)低電平的時(shí)候，模塊就會(huì)采取相應(yīng)動(dòng)作，進(jìn)入到短信或者電話模式。

　　圖4 SIM900A通信芯片

　　本文設(shè)計(jì)的無(wú)線通信模塊，是利用STM32來(lái)控制SIM900A芯片，來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息的收發(fā)與數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。本設(shè)計(jì)完成了無(wú)線通信的硬件部分和軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在多次運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，本模塊沒(méi)有出現(xiàn)掉線以及發(fā)熱等問(wèn)題，非常穩(wěn)定。本次設(shè)計(jì)成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，應(yīng)用范圍十分廣泛，利用SIM900A，降低了模塊的成本，使其更加具有商業(yè)價(jià)值。