合宙Air700EAQ硬件设计手册——应用接口1

Air700EAQ是一款基于移芯EC716E平台设计的LTE Cat 1无线通信模组。

支持亚洲FDD-LTE的4G远距离无线传 输技术。

以极小封装，极高性价比，满足IoT行业的数传应用需求。

例如共享应用场景，定位器场景，DTU数 传场景等。
本文将主要介绍合宙Air700ECQ的硬件设计中的应用接口部分。

一、主要性能

Air700EAQ模块功能框图：

​模块型号列表：

模块主要性能：

二、应用接口

模块采用LGA封装，50个SMT焊盘管脚，

以下章节将详细阐述Air700EAQ各接口的功能

2.1. 管脚描述

模数转换 ADC 接口

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*注:

1. 二次开发 GPIO 复用功能详见对应《_GPIO_table》

2.LDOAON 为芯片内部部分 GPIO 供电电源，由此电源供电的 IO 口休眠状态下能够保持。

3.所有 GPIO 和 wakeuppad 都支持双边沿中断； 可以复用为 wakeup 的 io，休眠以及唤醒状态下都能使用； 其余 io 唤醒状态下可用，休眠状态下不能使用； wakeup io 可以唤醒休眠，其余 GPIO 都不可以。

4. EC716 使用 3.3V IO 方案，

必要说明： 芯片设计限制，原则上不可以用 3.3V IO，

如果使用 3.3V IO 或者外部接了 3.3V 的外设（包括但不限于 MCU,传感器等等），可能会导致关机状态下，VBAT 上电压在 1.8V~3V 的不稳定状态，在需要开机的时候无法开机。

所以使用 3.3V IO 的前提是必须保证芯片在关机状态下，VBAT 电压小于 1.8V，或者大于 3V。

使用 3.3V IO 情况 下，原理图必须提供我司审核！！！！！！

详细说明参考链接：https://e3zt58hesn.feishu.cn/docx/Gs5Udj9H6ohtfoxqp0uceCunnfp

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2.2. 工作模式

下表简要的叙述了接下来几章提到的各种工作模式。

注意：

当模块进入休眠模式或深度休眠模式后，部分 GPIO 会处于掉电关闭状态，掉电 IO 口均无法响应中 断，无法唤醒模块退出休眠模式。

模块进入休眠状态后只能通过以下管脚中断唤醒退出休眠模式。

2.3. 电源供电

2.3.1. 模块电源工作特性

在模块应用设计中，电源设计是很重要的一部分。由于LTE射频工作时最大峰值电流高达1.5A，在最大发 射功率时会有约700mA的持续工作电流，电源必须能够提供足够的电流，不然有可能会引起供电电压的跌落甚 至模块直接掉电重启。

2.3.2. 减小电压跌落

模块电源VBAT电压输入范围为3.3V~4.3V，但是模块在射频发射时通常会在VBAT电源上产生电源电压跌落 现象，这是由于电源或者走线路径上的阻抗导致，一般难以避免。因此在设计上要特别注意模块的电源设计， 在VBAT输入端，建议并联一个低ESR(ESR=0.7Ω)的100uF的钽电容，以及100nF、33pF、10pF滤波电容，

VBAT输 入端参考电路如下图所示。

并且建议VBAT的PCB走线尽量短且足够宽，减小VBAT走线的等效阻抗，确保在最大 发射功率时大电流下不会产生太大的电压跌落。建议VBAT走线宽度不少于1mm，并且走线越长，线宽越宽。

3.3.3. 供电参考电路

电源设计对模块的供电至关重要，必须选择能够提供至少1A电流能力的电源。若输入电压跟模块的供电 电压的压差小于2V，建议选择LDO作为供电电源。

若输入输出之间存在的压差大于2V，则推荐使用开关电源转 换器以提高电源转换效率。

LDO供电： 下图是5V供电的参考设计，采用了Micrel公司的LDO，型号为MIC29302WU。它的输出电压是4.16V，负载电流峰值到3A。为确保输出电源的稳定，建议在输出端预留一个稳压管，并且靠近模块VBAT管脚摆放。建议 选择反向击穿电压为5.1V，耗散功率为1W以上的稳压管。

供电输入参考设计：

DC-DC 供电：

下图是 DC-DC 开关电源的参考设计，采用的是杰华特公司的 JW5359M 开关电源芯片，它的最大输出电流 是 2A，输入电压范围 3.7V~18V。

注意 ：C25 的选型要根据输入电压来选择合适的耐压值。

DCDC 供电输入参考设计：

2.4. 开关机

2.4.1. 开机

在VBAT供电后，可以通过如下两种方式来触发Air700EAQ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。

2.4.1.1 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：

按键开机参考电路

2.4.1.2 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。

2.4.2. 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；
  

2.4.2.1 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 ：

2.4.2.2 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。

2.4.3 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。

2.5. 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

2.5.1. MAIN_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

2.5.2. 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。

2.5.3. DBG_UART

DBG_UART 管脚定义：

注意：

DBG_UART 用来软件调试时输出 AP trace，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。

3.5.4. 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：

3.5.5. 串口电压转换

Air700EAQ 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460800 bps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

​由于篇幅原因，本文咱介绍至串口部分，其余USB接口，SIM卡接口，功能管脚。射频接口，电气特性，结构规格等内容，将在下文介绍。

未完待续。。。

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