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SIM900A开发板 用户手册V1.0

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SIM900A开发板 用户手册V1.0

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泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第1页 --NiRen-- 温馨提示 本用户手册由《泥人通信模块开发平台》开发团 队编写与审核,本手册仅适用于由泥人团队开发的 SIM900A 开发板。本手册将持续更新于泥人的博客 http://nirenelec.blog.163.com,请各位用户持续关注, 同时泥人团队将努力开发出更多适合电子开发人员、 在校同学们学习的通信模块。 让我们共同努力,迎接物联网时代的到来!! 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第2页 --NiRen-- 目录 目录..............................................................................................................3 版本说明:................................................................................................. 4 1.特性参数.................................................................................................. 5 2.使用说明.................................................................................................. 7 2.1 模块简介........................................................................................ 7 2.2 模块硬件资源详解...................................................................... 10 2.2.1 GSM 和 GPRS 模块............................................................ 10 2.2.2 常用 IO 口功能引脚...........................................................11 2.2.3 电源..................................................................................... 12 2.2.4 SIM 卡电路.......................................................................... 12 2.2.5 串口转换............................................................................. 13 2.2.6 硬件看门狗电路................................................................. 14 2.2.7 开关机复位电路................................................................. 15 2.2.8 其他模块电路..................................................................... 15 2.2.9 自启动电路......................................................................... 16 2.3 软件调试简述............................................................................... 17 3.结语:.....................................................................................................18 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第3页 --NiRen-- 版本说明: 版本号 V1.0 章节 更改说明 原始版本 第一次正式发布的产品 基于 MG323_V1.2 的设计 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第4页 --NiRen-- 1.特性参数 SIM900A 是 SIMCOM 公司推出的一款高性能工业级 GSM/GPRS 模块,SIM900A 开发 板板载工业级双频 GSM/GPRS 模块:SIM900A,工作频段双频:GSM900/1800MHz。SIM900A 基本版本可以低功耗实现语音、DTMF、SMS(短信,彩信)、GPRS 数据的传输。该模块具 有极高的性价比,在双频的市场中占据极大份额。同时在基本版本的基础上要推出了具有 TTS(本地文本语音播报功能)和基于 LBS 技术的基站定位功能的两款升级模块。让 SIM900A 更加出色。 SIM900A 开发板在外围硬件的设计上参考了 SIM900A 模块的硬件设计指南,对开发板 的电源、保护和抗干扰上做足了功夫。电源采用开关电源模块供电,电源利用效率高,同时 添加了防反接电路、浪涌吸收电路和 SIM 卡 ESD 静电保护电路。除此之外,在功能上开发 板还加入了可编程的自启动电路和硬件看门狗功能,可有效的防止模块出现故障,并 且具有自恢复的功能,大大提高了电路的可靠性。使模块更适应工业场合的应用。 SIM900A 开发板支持 RS232 串口和 TTL 串口,支持 7V~40V 的超宽工作范围,使得本 开发板可以非常方便与你的产品进行连接,从而给你的产品提供包括语音通话、短信、GPRS 数据传输、文本播报(TTS)和基站定位等功能。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第5页 --NiRen-- SIM900A 模块的基本特性如下表所示: 产品特性 描述 工作频段 支持双频:GSM/GPRS:900 MHz/1800 MHz 最大发射功率 EGSM900 Class 4 (2 W) DCS1800 Class 1 (1 W) 通信接口 RS232 串口/TTL 串口 (支持 3.3V、5V 系统) 电源接口 DC005-2.1 直流电源座(建议使用 12V1A 电源) SIM 卡接口 支持 1.8V/3V SIM 卡 语音接口 3.5mm 耳机+咪头 天线接口 SMA 接口,采用高质量天线 工作温度 –30°C~+80°C 短信业务 MT,MO,CB,Text 和 PDU 模式 短消信(SMS)存储设备:SIM 卡 GPRS 下行传输速率:最大 85.6kbps 上行传输速率:最大 42.8kbps 编码格式:CS-1、CS-2、CS-3 和 CS-4 支持通常用于 PPP 连接的 PAP(密码验证协议)协议 内嵌 TCP/IP 协议,支持 TCP/UDP 通信,支持 FTP/HTTP 服务 支持分组广播控制信道(PBCCH) 支持 CSD(电路交换)传输速率:2.4/4.8/9.6/11.4kbps 支持非结构化补充数据业务(USSD) 音频特性 支持 Half Rate、Full Rate、Enhanced Full Rate、Adaptive muti rate 等编 码模式 支持回音消除功能 支持噪声抑制功能 TTS 功能 支持 UCS2 编码,ASIIC 码和汉字 GBK 编码方式输入文本 基站定位功能 支持通过 GPRS 获取经度、纬度、时间和日期。 软件升级 支持通过调试串口升级软件 表 1: 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第6页 --NiRen-- 2.使用说明 2.1 模块简介 SIM900A 模块是泥人团队开发的又一款高性能工业级 GSM/GPRS 模块,接口丰富,功能完 善,工作稳定,抗干扰强,尤其适合用于需要语音/短信/GPRS 数据服务的各种领域,如: 智能家居,智能集抄系统,远程监控。SIM900A 的升级添加的 TTS 和基站定位功能,更为 客户设计提供了更人性化、更低成本的解决方案。如自带的 TTS 本地语音播报功能,可以 省去高昂的语音芯片,也让设计更加简单。其资源图如下图所示: 图 1:模块正面资源图 从图 1 可以看出,SIM900A 模块不但外观漂亮,功能齐全,接口丰富,而且都是选用高质 量的元件,绝不偷工减料。电源采用开关电源模块,模块电源采用 2 个 1000uF 的储能电容, 符合模块电源对电流的苛刻要求。同时板载防反接二极管、TVS 管、3A 的肖特基二极管和 ESD 静电保护器件,这样的设计就是为了追求稳定,满足工业的应用。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第7页 --NiRen-- SIM900A 开发板资源如下:  GSM/GPRS 模块:SIM900A  1 个自启动控制选择接口(P5)  1 个硬件看门狗使能接口(P4)  1 个 RS232 接口  1 个 TTL 串口接口  1 个电源输入接口  1 个锂电池接口  1 个板载咪头  1 个耳机接口  1 个翻盖式 SIM 卡座  1 个 SMA 天线接口  1 个手动开关机按键  1 个电源开关  3 个 LED 指示灯(电源:红色,MG323 电源:黄色,网络状态:绿色)  自启动编程接口  SIM900A 软件升级接口  其他 SIM900A 功能引脚(外接复位、启动等) SIM900A 开发板采用工业级标准设计,特点包括:  自带硬件看门狗功能和自启动功能  板载高效 PWM 调制的开关电源模块 LM2576,转化效率高达 88%,支持宽电压工作范 围(7V~40V),非常适合工业应用;  LM2576 模块的续流二极管采用肖特基二极管 SS34,续流达 3A,与 LM2567 的输出电 流匹配。MG323 电源前端采用 2000uF 的大容量电容蓄能,使模块的电源足够稳定;  板载电源防反接保护,TVS 电源保护和 SIM 卡 ESD 保护,保护功能强悍;  板载 SP2323 串口芯片兼容 3V~5V 的电平转换;  板载咪头和耳机座,方便进行语音通信开发;  引出大部分模块功能 IO 口,并对通信部分 IO 口做了兼容性设计,方便连接 3.3V 和 5V 单片机系统;  采用高品质 PCB 料;  采用全新元器件,质量可靠;  美观、个性化设计,每个接口功能具有标注说明,使用起来一目了然。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第8页 --NiRen-- 图 2:模块背面资源图  硬件看门狗电路:加入看门狗可以有效的防止模块卡死或其他异常情况下能自动复位重 新启动。复位时通过大功率 MOSFET 控制模块的供电电源,当发生死机时彻底切断模 块电源,保证能恢复正常工作。  自启动电路:自启动在上电时使模块能自己启动,无需按键启动  SP3232 宽电压串口芯片,保证了模块串口的兼容性。 背面我们还添加了个性化设计,第一点是重要的排针功能说明,常用 IO 口的功能我们 都清楚标注出来;第二点是个性二维码,大家可以通过扫描这个二维码得到我们的淘宝地址, 方便大家下次购买。在使用中如果有任何问题,除了可以通过二维码上淘宝联系我们,也可 以登录我们的博客。 泥人官方淘宝:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第9页 --NiRen-- 2.2 模块硬件资源详解 2.2.1 GSM 和 GPRS 模块 SIM900A 是 SIMCOM 公司推出的一款高性能工业级 GSM/GPRS 模块,SIM900A 开发 板板载工业级双频 GSM/GPRS 模块:SIM900A,工作频段四频:GSM900/1800MHz。SIM900A 基本版本可以低功耗实现语音、DTMF、SMS(短信,彩信)、GPRS 数据的传输。该模块具 有极高的性价比,在双频的市场中占据极大份额。同时在基本版本的基础上要推出了具有 TTS(本地文本语音播报功能)和基于 LBS 技术的基站定位功能的两款升级模块。让 SIM900A 更加出色。 模块的电源我们采用两个 1000uF/16V 的储能电容和滤波电容及一个 5V 的稳压管保障了模 块在注册网络和发送数据时电源的稳定同时 5.1V 的稳压二极管起到了过压保护的作用。 图 3:SIM900A 模块电源和引脚图 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 10 页 --NiRen-- 2.2.2 常用 IO 口功能引脚 模块的电源接口,通信接口和其他常用的功能引脚我们均通过排针引出,如下图(图 4)所 示: 图 4:排针功能图 各排针功能说明: ► VBAT:4.2V 电源输出引脚,该电源由开关电源电路直接输出,只要电源开关打开,电 源灯(红色)亮,该引脚就有 4.2V 的电源。 ► 4.2V:该引脚同样会输出 4.2V 的电压,可是该电源是通过硬件看门狗控制电路再输出 的,所以这个电源受到看门狗的控制,如果外接的系统要稳定需要硬件看门狗,即可以 将外接的系统电源由这个 4.2V 电源提供。这样可以有效防止系统异常。 ► GND:模块的公用地 ► UART_TXD:SIM900A 的 TTL 通信接口,可直接接到(3~5V)单片机的 TXD。 ► UART_RXD:SIM900A 的 TTL 通信接口,可直接接到(3~5V)单片机的 RXD。 ► VDD_EXT:SIM900A 对外输出电源接口,可对外提供 2.8V 供电电压,输出电流为 10mA。 ► CHARGE_POWER:接至 SIM900A 的 RI 引脚,SIM900A 的振铃指示。可用于判断当前 是否有语音、短信或数据呼入。 ► RST_IO:模块重启管脚,低电平有效,低电平持续时间>=20us。 ► VRTC:实时时钟备用电源引脚,建议接 3V 电源; ► PWP_IO:模块开关机管家,低电平有效,低电平持续时间>=1s。 ► NetWork:网络状态指示引脚。 ► ADC:模数转换器接口,可以通过 NTC 电阻可以用于电池温度检测。 ► MICN2,MICP2:SIM900A 的 I2C 接口 ► EPN2:SIM900A 的通用 GPIO1 ► NPP2:SIM900A 的 PWM1 输出口 注:GPRS_V1.2 的 P1 和 SIM900A 转接板的 P1 有 5 个管脚的功能不一致,要以 SIM900A 为准。更多更详细的模块硬件资源请查看“芯片资料”里关于 SIM900A 模块的硬件指南。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 11 页 --NiRen-- 2.2.3 电源 图 5:电源电路图 GSM 模块的硬件设计中对电源的要求和苛刻,电源设计的好坏直接影响整个模块的使用。 电源设计不好的话,你会发现一开机注册网络的时候模块就自动重启,一样就一直无法注册 成功,或者当你连续发送大量数据时模块也会断线重启。这些都是电源设计不好引起的。 模块的电源采用 DC-12V1A 的电源输入,经过开关电源模块输出一个 3A 的 4.2V 的电源供 给模块,采用开关电源模块转化效率高,输出 3A 的电流足够模块的使用。在电源的输入端 还加了两个二极管来防止电源反接。同时在电源输出端还并上一个 TVS SMBJ 5.0C 瞬变抑 制二极管,可以吸收高达数千瓦的浪涌功率。使两极间的电压箝位于一个安全值 (5V),有效地保护电子线路中的精密元器件免受浪涌脉冲的破坏。 2.2.4 SIM 卡电路 图 6:SIM 卡电路图 SIM 卡接口电路除了常规的电阻,电容保护外,模块还并上了 SMF05C,可以有效的防止静 电放电带来的损坏,可以防止 ESD 干扰(空气放电 15KV,接触放电 8KV),这足以应对工业 上的静电干扰。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 12 页 --NiRen-- 2.2.5 串口转换 图 7:串口转换电路 该接口(RS232_COM)为 RS232 串口,用于连接 PC 或工控机等设备的串口,实现对 SIM900A 的控制,SIM900A 模块选择 SP3232 作为电平转换芯片,实现 SIM900A 的 RS232 串口。 因为 SIM900A 的 TTL 电平不是5V,所以这里采用 SP3232宽电平+3.0V 到+5.5V 的 RS-232 收发器,这里不建议使用 MAX232,长期使用会损坏模块。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 13 页 --NiRen-- 2.2.6 硬件看门狗电路 图 8:硬件看门狗电路 SIM900A 开发板板载硬件看门狗电路,可以有效的防止模块异常卡死等情况,通过控 制 MOSFET 管切断模块的电源,让模块测底断电,再上电重新启动,可以有效的保证模块 异常时能恢复正常。 当 CD4060 的 Q13 引脚输出低电平时,APM3095 是 P 沟道 MOS 管,GS 端达到导通压 降,APM3095 导通,VBAT 电源为 4.2V 电源供电,这时能看到黄灯亮。当 CD4060 的 Q13 引脚输出高电平时,APM3095 截止,4.2V 电源断开,MG323 即无电源接入,这时黄灯会熄 灭。看门狗的喂狗信号来这 MG323 的网络状态指示引脚。通过这个引脚来复位 CD4060。 通过 P4 短接将 Q14 直接短接到地,可以关闭硬件看门狗。 关于硬件看门狗的复位时间的计算可以查看“SIM900A 开发板原理图”中的计算公式。 可以直接使用里面的计算软件直接输入电阻和电容值得到定时时间。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 14 页 --NiRen-- 2.2.7 开关机复位电路 图 9:开关机和复位电路 开机时序必须将 PWRKEY 拉低至少 1s 以上且 4.2V 电源至少要先于 PWRKEY 拉低前 0.25s 上电。 关机方式,SIM900A 模块支持开/关机键 PWRKEY 关机或者 AT+CPOWD=1 命令关机,同 样要将 PWRKEY 拉低至少 1s 以上。同时模块还带有电压监控功能在高压或者低压,高温 或者低温时会自动关机。 SIM900A 模块支持硬件复位功能。当 SIM900A 模块出现软件死机的情况时,您可以通 过 RESET 信号控制模块实现硬件复位功能。 2.2.8 其他模块电路 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 15 页 --NiRen-- 2.2.9 自启动电路 图 10:自启动电路 V1.2 版本硬件增加了自启动电路,默认是 J1 断开,J2 短接,P5 的 1、2 用短路帽短接。 具体功能如下: J1 短接:上电会自启动,但是看门狗复位时不会重新再启动; J2 短接:上电和看门狗复位都会自启动; P5 12 短接:低电平启动(跟具不同模块进行选择); P5 23 短接:高电平启动(跟具不同模块进行选择); P5 不短接:关闭自启动功能,只能通过按键启动; P1 :自启动程序升级接口,方便用户可以自己修改自启动程序。 自启动电路配合硬件看门狗电路可以有效的保证模块的稳定。 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 16 页 --NiRen-- 更多的硬件指南请详细查阅“SIM900A 硬件设计指南手册” 2.3 软件调试简述 注:具体的调试过程可以查看“串口调试笔记”,里面有详细的调试过程。这里突出讲解添 加的 TTS(本地语音播报)功能和基站定位功能的调试。 TTS 就是 Text To Speech,文本转语音,文本朗读,差不多是一个意思。在语音系统开发 中经常要用到。能实现“从文本到语音”的转化是人机对话的一部分,让机器能够说话。 SIM900A_TTS 模块集成了 TTS 功能,在使用中能方便的实现从文本到语音的功能,可以 轻易实现三种文本编码到语音的转化。 下面进行详细的介绍:注意:只有 SIM900A-TTS 版才具备该功能。 1、AT+CTTS=? //查询是否支持 TTS 功能 发送: AT+CTTS=? 返回: AT+CTTS=? OK 2、AT+CTTS? //查询播放状态 发送: AT+CTTS? 返回: AT+CTTS? +CTTS: 0 OK 3、AT+CTTS=,//设置和播放文本 0 停止语音合成播放 1 开始语音合成播放,以 UCS2 编码方式输入文本。 2 开始语音合成播放,直接输入文本,普通字符采用 ASIIC 码,汉字采用 GBK 编码。 发送: AT+CTTS=2,"欢迎购买泥人电子 SIM900A 开发板,感谢您的使用" 返回: AT+CTTS=2,"欢迎购买泥人电子 SIM900A 开发板,感谢您的使用" OK +CTTS:0 //代表语音播放完成 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 17 页 --NiRen-- 详细资料见 SIM900 TTS.pdf 基站定位(GSM location)是一项基于位置的服务(LBS)。它是通过电信移动运营商的无线 电通讯网络(如 GSM 网、CDMA 网)或外部定位方式(如 GPS)获取移动终端用户的位置信 息。SIM900A 是通过 GSM 网来实现获取终端用户的位置信息。 下面进行详细介绍: 注意:只有 SIM900A 基站定位版才具备该功能。 1、AT+SAPBR=3,1,"Contype","GPRS" 2、AT+SAPBR=3,1,"APN","CMNET" //SIM 卡一定要开通 GPRS 功能 3、AT+SAPBR=1,1 //激活 4、AT+SAPBR=2,1 //本地 IP 5、AT+CIPGSMLOC=1,1 //经度纬度时间 6、AT+CIPGSMLOC=2,1 //单获取时间 7、AT+SAPBR=0,1 //关闭 3.结语: 非常感谢您对我们产品的支持和信赖! 泥人电子 泥人官方淘宝店:http://nirenelec.taobao.com 泥人官方博客:http://nirenelec.blog.163.com 你的关注,是我们前进的动力! 第 18 页 --NiRen--

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