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2020年10月14日 | 基于ARM Cortex—M3的无线通信系统电路模块设计
2020-10-14 来源：elecfans
设计一个可以实现短信收发与数据无线传输的模块的要求，本文采用了ARM Cortex—M3内核的主流产品STM32作为主控芯片，采用SIMCom公司的SIM900A作为通信芯片。在查阅大量相关文献以及相关芯片的数据手册之后，本文设计了一个远程无线通信模块。该模块在实验室试运行一周后，没有出现掉线的情况，数据收发的速度也很快。该模块具有性能稳定，外形小巧，性价比高等优点。厂方投入使用之后，反应良好。
无线通信模块整体设计方案
模块主要有电源部分、主控部分、通信部分、数据传输部分4个部分组成。通信模块采用SIM900A进行无线通信。主控模块采用STM32作为主控芯片，来控制短信的收发与数据传输的顺利进行。远程终端可以是手机或者上位机的数据中心软件，经过处理之后，储存下来，方便日后的查询。本模块具有低功耗，方便灵活，操作简单并且稳定，掉线之后可以自动连接，运行过程十分稳定，并且成本较低。
电源电路设计
在主电路中，主控芯片STM32的工作电压为2.0～3.6 V，通信芯片SIM900A的工作电压为3.1～4.6 V，为使模块各个部分正常工作，必须对两者进行分别供电，电源供电电路如下：
图中V12外接12 V电源，经过电容滤波后输入到LM2576，实现12 V到4 V的转换，R1、R2在线路中起到分压作用，D2灯亮起时，表示模块已经正常供电。LM2576是美国国家半导体公司生产的3 A电流输出降压开关型集成稳压电路，具有完善的保护电路，比较稳定。
图2 电源模块
主控芯片电路设计
主控模块采用STM32单片机作为微控制器，该芯片能工作于-40～105℃的温度范围，MAX3232芯片用于串行口的电平变换，实现控制器与通信接口之间的通信。串口1与电源电平转换芯片Max3223相连，USART1_TX（输出，所以在配置GPIO时，定义该口的模式为推拉输出，USART1_ RX为输入，定义为悬浮输入模式。串口2与SN65LBC184D通信，实现数据的收发，USART2_RTS、USART2_RX为输入端口，模式定义为悬浮输入模式，USART2_CTS、USART2_TX为输出端口，模式定义为推拉输出。串口3用来控制SIM900A芯片，USART3_RTS、 USART3_RX为输入端口，模式定义为悬浮输入，USART3_CTS、USART3_TX为输出端口，模式定义为推拉输出。
图3 主控芯片STM32
通信芯片电路设计
通信芯片采用SIMCom公司的新型紧凑型产品SIM900A，它属于双频GSM/GPRS 模块，完全采用SMT封装形式，性能稳定，外观精巧，性价比高，并且能够满足用户的多种需求。在实现断线自动重连功能时，涉及到DCD、RI两个引脚的使用。DCD引脚用来实现模数转换，当模块掉线时，会给DCD引脚一个高电平，当这个电平被DCD引脚检测到之后，模块就是采取相应的动作，来重新连接上线。RI引脚在模块上线之后，就一直保持高电平，在有电话和短信进来的时候，RI管脚就会有一个低电平出现，当RI引脚检测到这个低电平的时候，模块就会采取相应动作，进入到短信或者电话模式。
图4 SIM900A通信芯片
本文设计的无线通信模块，是利用STM32来控制SIM900A芯片，来实现短消息的收发与数据的无线传输。本设计完成了无线通信的硬件部分和软件部分的设计与实现。在多次运行试验时，本模块没有出现掉线以及发热等问题，非常稳定。本次设计成本较低，运行稳定可靠，应用范围十分广泛，利用SIM900A，降低了模块的成本，使其更加具有商业价值。
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