如何将GSM模块集成到嵌入式系统中？

作为一个家庭的爱和奖励，有时他们可能是一种痛苦。例如，我的阿姨拒绝与我的祖父沟通。他们相隔不到三十分钟;但是，拒绝见面。这使得协调访问我的家庭变得不必要的困难，因为我经常需要制定单独的日程计划，以便看到每个可以说话的派系。但最让人感到压力的是，它常常让中间人沟通角色给我：如果我的姨妈或祖父都有事情发生，那么我就是那个必须通知其中任何一个人的人。这个过程需要大量精力，需要大量跟踪。

充当沟通的中间环节可能会让人筋疲力尽。当您将全球移动通信系统（GSM）模块与嵌入式系统集成时，对于平板电脑和手机等移动设备尤其如此。虽然我并不经常使用机械和模块，但是在保持电源完整性和机械耗尽方面的困难是我在尝试计划交替的假日聚会时常常感受到的感觉。

移动设备和全球移动通信系统

GSM模块用于建立嵌入式系统和GSM蜂窝网络之间的通信。 GSM在全球范围内以不同的频率运行。欧洲，亚洲，大洋洲和中东地区常用900Mhz和1800 MHz频段，而美国使用950 Mhz和1850 Mhz频段。

GSM模块使嵌入式系统能够发送和接收短信，在通用分组无线业务（GPRS调制解调器）网络上发送数据，以及拨打或接听语音呼叫。与普通手机一样，GSM模块需要激活的SIM卡才能运行。

古老的GSM调制解调器技术也广泛应用于其他类型的应用，包括自动售货机和能源系统。 GSM技术使嵌入式系统能够将操作数据传输到中央服务器，而无需人为干预。 GSM模块可用于任何方便的自动售货机，当需要补充配料时能够提醒供应商，或者作为监控电气参数并使建筑管理团队能够远程控制系统的能效系统特别有用。

有些自动售货机使用GSM模块来跟踪库存。

微控制器如何与GSM模块集成

GSM模块通常以可随时安装的PCB格式提供，同时还有SIM卡插槽和天线插孔。模块也有集成（IC）封装，但这要求您设计GSM IC的完整电路。

SIM900A是我在设计中使用的一种流行的GSM模块。 SIM900A IC的工作电压范围为3.4V至4.4V。但是，它的峰值电流可能超过2A，这会影响您设计PCB的方式。 SIM900A包括GSM模块的一些关键通信电路 - 微控制器使用通用异步接收器 - 发送器（UART）和SIM卡连接。

微控制器使用标准AT＆amp; T协议与GSM模块通信。通过向GSM模块发送正确的命令AT＆amp; T序列来完成诸如发送和接收文本消息的操作。对于有经验的固件开发人员来说，这不应该是一个问题，除非硬件设计有问题。

使用GSM模块设计PCB时的最佳实践

在我的第一个原型中，我花了几个小时试图发现微控制器每次尝试发送短信时重置的原因。在排除失控代码，坏指针和堆栈溢出后，我终于意识到电压调节器不足以承受GSM模块在数据传输过程中消耗的电流。

困扰GSM模块的问题之一设计是有限的电源容量。确保GSM模块接收正确的电压电平并不困难，但诀窍在于确保在传输数据时功率足够。传输时，典型的GSM模块可能会吸收超过2A的电压。

您需要确保为GSM模块供电的稳压器能够处理突然的电流尖峰。不仅如此，电源铜连接必须足够宽并且足够厚以处理高电流。否则，您将面临损坏铜轨本身的风险。使用适当的散热技术进行电源管理也很重要，因为它会产生大量的热量。

电磁干扰（EMI）也可能成为影响嵌入式系统稳定性的问题。天线通常连接到GSM模块以提高无线电波信号强度。整个系统需要经过严格的测试，以确保微控制器不受EMI的影响，特别是在发送和接收期间。最佳实践，例如确保GSM调制解调器与其他板载模块之间有足够的间隙，有助于减少EMI问题。

< small>确保电源管理电路可以处理GSM模块的电流消耗。

GSM模块为设计带来了新的挑战和不确定性。虽然您无法围绕您的家庭进行设计，但您可以围绕电源完整性进行设计。在这里，使用AltiumDesigner®的PDN Analyzer™等工具可以确保电源连接中的电流密度处于适当的水平。