稳压电源电路 - 带USB接口的短信收发最小系统设计

2.1 稳压电源电路

　　最小系统工作电压为5 V DC。由于TC35i 模块的突发耗电电流峰值可达3 A,故外加稳压器件必须达到足以提供该额定电流的条件。另外，电源的指标不仅仅有电压，而且功率容限等指标都要满足要求，故采用图2的设计方案。在该系统中,开关电源芯片LM7805 完成12 V到?5 V?的转换,电源电路主要由LM7805和AS1117-3.3这2个三端稳压电源模块构成，电源模块AS1117-3.3接收LM7805输入的5 V电平，输出为整个单片机系统提供+3.3 V工作电压，连到ZIF连接器的1~5引脚，为TC35i提供+5 V、500 mA的充电电压。电源的输出基本不会受外部输入变动干扰，而且有效的消除了电磁干扰。

　　2.2 IGT电路

　　对于TC35i模块控制，IGT信号非常重要，只有正确的IGT信号才可以使TC35i模块正常运行。系统加电后,为使TC35i 进入工作状态,必须给IGT 加一个延时大于100 ms 的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1 ms。驱动IGT时，TC35i 供电电压不能低于3.3 V ,否则TC35不能激活。电路设计如图3所示。启动电路由开漏极三极管和上电复位电路组成。为保证整个系统正常启动，要求在电源加电时，IGT必须保持大于100 ms的低电平后，再跳到高电平，在电路板中是依靠RC电路来完成的，且该信号下降沿时间小于1 ms。启动后，IGT脚的信号应保持高电平。电源通电后，+5 V电源通过电阻对电容充电，使电容正极上的电压慢慢上升，大约经过100 ms达到高电位，使施密特触发器翻转，系统被复位。启动后, IGT应保持高电平(3.3 V) 。

　　TC35i数据接口通过USB电缆直接与PC机连接。数据接口遵从DCE的ITU2T RS232内部交换电路标准，实现异步串行收发功能。

　　2.3 TC35i其他部分电路

　　TC35i使用外接式SIM卡, ZIF连接器上有6个引脚做为SIM卡的接口,SIM卡上也有6个引脚分别与它相对应, SIM卡同TC35i是这样连接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连,CCIN悬空,而TC上的CCIN通过一个3.3 kΩ电阻与CCVCC相连，用来检测SIM卡是否插好。这种连接方式是由SIM卡阅读器决定的，由于此部分的电路简单，本文就不提供了。

　　TC35i的SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35i的工作状态，可用AT命令AT SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态;当LED为600 ms亮/600 ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录;当LED为75 ms亮/3 s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。

　　2.4 单片机周围电路

　　采用Cygnal公司内置USB接口的高性能微控制器芯片C8051F320，简化了硬件部分的设计。该单片机即实现了USB接口的功能又要完成对模块的控制功能。因为C8051F320是带USB接口的单片机，所以整个硬件部分与一般单片机应用系统的开发类似，仅需要通过端口P0.5和P0.4连接40脚ZIF插座就可实现模块和单片机之间的通信。下面是设计时应特别注意的问题：在外接晶体时，一定要在晶体的两端接上10 MΩ的电阻，晶体外壳最好接地，而且布线尽量的短，尽量减少干扰。若要快捷、成功地开发一个USB设备，正确、合理的调试方法是必不可少的环节。那么设计调试所用的JTAG口时，要在TCK加上3.3 V上拉，上拉电阻为4.7 kΩ。本单片机共有32个引脚，对于未用的I/O口最好用100 Ω的电阻下拉到地。这样有助于保护I/O口。

　　3 软件设计

　　基于带有USB接口的短信发送系统,既包括硬件设计又包括软件设计，下面简单介绍软件设计。USB应用系统软件设计分为三部分：USB外设端的固件(firmware)、主机操作系统上的客户驱动程序以及主机应用软件。8051F320固件程序控制整个系统的运行，并负责处理PC机发来的各种USB请求，以完成它们之间的数据传输。该固件共包含7个程序文件，响应各种来自系统的USB标准请求，完成各种数据的交换工作和事件处理。单片机通过串行口控制TC35i，控制方法采用标准的AT命令集。由于在 GSM标准中，中文编码采用的是Unicode编码，而不是目前国内常用的GB-2312编码，故还需要进行中文编码的转换，才能显示汉字字型。因此，在进行短消息的发送时，还要对用户数据按PDU格式进行编码，为了增强硬件的功能最好把这部分放在固件。这些底层的驱动函数将会使上层协议的编写很方便，更重要的是，它提供了一个硬件抽象层。当底层硬件改动时，只需要改动底层的驱动函数，而上层函数的代码不变。在此基础之上再编写应用层程序。主机应用软件通过客户驱动程序与系统USBDI进行通信，实现系统USB数据的传送动作。

　　

 

　　图3 IGT电路

　　在USB传输中，因外围设备的类型与应用不同，制定了4种传输类型，分别是控制传输(control transfer)、中断传输(interrupt transfer)、批量传输(bulk transfer)以及实时传输(isochronous transfer)。其中，需要特别注意的是慢速设备仅支持控制传输与中断传输。在此系统中采用中断传输。

　　笔者采用Keil C51完成固件的设计，在DRIVER STUDIO环境中采用Visual C++ 6.0完成USB驱动程序的设计，最后用Visual C++ 6.0开发生成应用软件及其相关使用说明。本设计完全采用Windows风格，用户可快捷地使用本设备。

　　4 结论

　　利用西门子公司TC35i模块和新华龙公司C8051F320的最小系统进行设计开发，简单容易，开发周期短，且带有USB接口，提高了安全性，减少现场人员工作的复杂性，易于为工程实践所采用。本文通过计算机实现了短信收发功能,利用C51对其进行编程控制,在此基础上,对软件和硬件加以改动还可以进行二次开发实现其他功能,例如，可以通过移动终端来查收多种信息和控制各种工程的现场设备。总之，本系统作为一个无线通信系统，具有广泛的应用前景。

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