合宙Air700ECQ硬件设计手册——应用接口2

 

在上文我们介绍了Air700ECQ应用接口中的三个小节：管脚描述，工作模式和供电方式。

在本文我们将继续介绍Air700ECQ的应用接口部分，开关机硬件设计，串口设计，USB接口设计，USB下载模式和I2C等内容。

 

Air700ECQ是一款高度集成的LTE Cat1无线通信模组，基于移芯EC716E平台设计，有着极小的封装和极高的性价比。

它支持移动双模FDD-LTE/TDD-LTE 4G远距离无线传输技术，能够广泛应用于共享设备、定位器、DTU数传等多种场景。

此外，Air700ECQ还提供了USB、串口、I2C等多种接口，以及灵活的电源供电方案，包括LDO和DCDC供电方式，确保了模块在各种复杂应用环境下的稳定性和可靠性。

 

四、开关机

4.1 开机

 

在VBAT供电后，可以通过如下两种方式来触发Air700ECQ开机：
 

1. 按键开机: PWRKEY管脚通过轻触按键连接到地，按键按下1秒以上实现开机。
 

2. 上电开机：将PWRKEY管脚直接短接到地，VBAT上电后就可以实现开机。 

 

4.1. PWRKEY 管脚开机 
 

VBAT上电后，可以通过PWRKEY管脚启动模块，把PWRKEY管脚拉低1秒以上之后模块会进入开机流程，软 件会检测VBAT管脚电压，

若VBAT管脚电压大于软件设置的开机电压（3.3V），会继续开机动作直至系统开机 完成；

否则，会停止执行开机动作，系统会关机，开机成功后PWRKEY管脚可以释放。

可以通过检测VDD_EXT 管脚的电平来判别模块是否开机。

推荐使用开集驱动电路来控制PWRKEY管脚。

下图为参考电路：

 

 

 

 

 

 

另一种控制PWRKEY管脚的方法是直接使用一个按钮开关。按钮附近需放置一个TVS管用以ESD保护。下图 为参考电路：

 

 

4.1.2上电开机

将模块的PWRKEY 直接接地可以实现上电自动开机功能。需要注意，在上电开机模式下，将无法关机，只要 VBAT 管脚的电压大于开机电压即使软件调用关机接口，模块仍然会再开机起来。另外，在此模式下，要想成功开机起来 VBAT 管脚电压仍然要大于软件设定的开机电压值（3.3V），如果不满足，模块会关闭，就会出现反复开关机的情况。

对于用电池供电的应用场景不建议用 PWRKEY 接地的上电自动开机方式。

 

4.2关机

 

以下的方式可以关闭模块：

• 正常关机：使用PWRKEY管脚关机
• 正常关机：通过AT指令AT+CPOWD关机
• 低压自动关机：模块检测到低电压时关机，可以通过AT指令AT+CBC 来设置低电压的门限值；

 

4.2.1  PWRKEY 管脚关机

PWRKEY 管脚拉低 1.5s 以上时间，模块会执行关机动作。

关机过程中，模块需要注销网络，注销时间与当前网络状态有关，经测定用时约2s~12s，因此建议延长

12s后再进行断电或重启，以确保在完全断电之前让软件保存好重要数据。时序图如下：

 

4.2.2低电压自动关机 
 

模块在运行状态时当VBAT管脚电压低于软件设定的关机电压时（默认设置3.3V），软件会执行关机动作 关闭模块，以防低电压状态下运行出现各种异常。 

4.3 复位

 

 

RESET_N引脚可用于使模块复位。拉低RESET_N引脚100ms以上可使模块复位。RESET_N信号对干 扰比较敏感，因此建议在模块接口板上的走线应尽量的短，且需包地处理。 
 

参考电路：

注意：

1. 复位功能建议仅在AT+CPOWD 和PWRKEY 关机失败后使用。

五、串口

 

模块提供了三个通用异步收发器：主串口 MAIN_UART、AUX_UART、DBG_UART。

 

​​​​​​​5.1MAIN_UART

 

MAIN_UART 管脚定义：

主串口 MAIN_UART 用来进行 AT 指令通讯。MAIN_UART 支持固定波特率, 不支持自适应波特率

MAIN_UART 在休眠状态下保持的功能，能够唤醒模块

MAIN_UART 的特点如下：

• 8个数据位，无奇偶校验，一个停止位。
• 用以AT命令传送，数传等。
• 支持波特率如下：600,1200,2400,4800,14400,9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800,921600bps

注意：

MAIN_UART 在开机过程中短时会输出固定调试信息

 

 

5.2. AUX_UART 
 

AUX_UART管脚定义

 

AUX_UART为辅助串口，不支持AT指令交互，用于某些外设通信，如对接GNSS定位模块等。 AUX_UART休眠后会关闭，无法通过给AUX_UART发送数据进行唤醒。

 

 

 

5.3DBG_UART

 

 

 

DBG_UART 用来软件调试时输出APtrace，建议预留测试点。 
 

DBG_UART 在开机过程中短时会输出固定调试信息。 
 

DBG_TX、DBG_RX 默认功能为系统底层日志口，进行模块硬件设计时，在剩余功能引脚充足的前提 下，避免使用DBG_TX和DBG_RX。
 

如果将此引脚复用为其他功能，则无法从DBG_TX和DBG_RX抓取系统日志。
 

在某些场景下，如果模块出现异常，无法抓到问题日志，只能通过硬件改版，引出DBG_TX、 DBG_RX，抓取日志再进行分析。 
 

包括但不限于以下两种场景： 
 

1、低功耗场景： 在低功耗场景下，USB无法使用，只能通过DBG_TX、DBG_RX来抓取日志。
 

2、非低功耗场景： 模块接入USB时，工作正常，未接入USB时，工作异常的情况，只能通过DBG_TX、DBG_RX来抓取 日志。
 

5.4. 串口连接方式 

串口的连接方式较为灵活，如下是三种常用的连接方式。 
 

三线制的串口请参考如下的连接方式 :

 

串口三线制连接方式示意图

 

 

 

 

5.5串口电压转换

 

Air700ECQ 模块的串口电平为 1.8V，能够满足大部分外设，主控的串口直接需求，但是如果要和 5V

或者以上的MCU 或其他串口外设通信，那就必须要加电平转换电路：

电平转换参考电路如下:

注意:
 

• 如果低功耗需求上拉不能用vdd-ext，要用agpio或者外部ldo做上拉 
   
• 此电平转换电路不适用波特率高于460800bps的应用。
   
• D2必须选用低导通压降的肖特基二极管。

 

肖特基二极管以及NPN三极管的推荐型号如下： 

 

 

对于波特率高于460800bps的应用，可以通过外加电平转换芯片来实现电压转换，参考电路如下： 

此电路采用的是电平转换芯片是TI的TXS0108E，8位双向电压电平转换器，适用于漏极开路和推挽 应用。
 

最大支持速率：
 

推挽：110Mbps 
 

开漏：1.2Mbps 
 

六、USB 接口 
 

Air700ECQ 的 USB 符合USB2.0 规范，支持高速（480Mbps）、全速（12Mbps）模式和低速（1.2Mbps） 模式。USB接口可用于AT命令传送，数据传输，软件调试和软件升级。 
 

USB管脚定义 ：

 

USB接口参考设计电路如下：

 

 

 

注意事项如下： 
 

1. USB走线需要严格按照差分线控制，做到平行和等长； 
 

2. USB走线的阻抗需要控制到差分90欧姆； 
 

3. 需要尽可能的减少USB走线的stubs，减少信号反射；USB信号的测试点最好直接放在走线上以 减少stub； 
 

4. 尽可能的减少USB走线的过孔数量； 
 

5. 在靠近USB连接器或者测试点的地方添加TVS保护管，由于USB的速率较高，需要注意TVS管 的选型，保证选用的TVS保护管的寄生电容小于1pF；
 

6. VBUS作为USB插入唤醒作用，并不直接参与USB插入检测，非必须，在不需要USB插入唤醒的 场景也可以不接
 

七、USB 下载模式

 

 

Air700ECQ 模块进入USB下载模式： 
 

1. 在开机之前，把BOOT上拉到VDD_EXT
 

2. 给模块上电，POWKEY拉低，开机 
 

3. 成功进入下载模式后，PC端会虚拟出单个串口 。

 

八、I2C

Air700ECQ 可支持两路I2C接口：
 

• 兼容PhilipsI2C标准协议 
   
• 支持Fastmode（400Kbps）和Slowmode（100Kbps） 
   
• 只支持master模式，不支持slaver模式 
   
• 可通过软件来配置内部的上拉电阻，1.8K或者20K 
   
• 理论上最多可支持127个从设备 
   

I2C 的参考电路如下： 

 

 

 

Air700ECQ 的 I2C接口电压固定1.8V，能够满足大部分外设的直接需求。
 

但是如果要和5V或者以上 电平的外设通信，那就必须要加电平转换电路：

 

 

 

 

电平转换用的NMOS管必须选用结电容小于50pF的型号，推荐型号如下：

 

 

​

 好了，本文介绍了Air700ECQ的应用接口中的开关机，串口，USB接口，USB下载模式和I2C等接口的使用和介绍。

在下篇我将继续介绍Air700ECQ的SIM卡接口，功能管脚，省电功能介绍，模式切换等其它硬件设计。

未完待续。。。。。。