基于TC35i GSM模塊的SMS設(shè)計和應(yīng)用

0 引言
GSM(global system for mobile communications)全球移動網(wǎng)絡(luò)是目前覆蓋范圍最廣的移動通信網(wǎng)絡(luò)，SMS短消息服務(wù)是GSM終端之間通過服務(wù)中心進行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，SMS服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已經(jīng)得到越來越多系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視。SMS以其實現(xiàn)簡單，抗干擾能力強，強通信成本低等特點，在遠程無線監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠程無線傳輸、車輛監(jiān)控定位系統(tǒng)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文選用Siemens公司的GSM模塊TC35i，給出其應(yīng)用方案、外圍電路設(shè)計及軟硬件實現(xiàn)。

1 TC35i模塊簡介
TC35i是Siemens公司推出的新一代無線通信GSM模塊，可以快速安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(SMS)和傳真。模塊的工作電壓為3．3～4．8 V，可以工作在900 MHz和1 800 MHz兩個頻段。具有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息、傳真。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話、漫游檢測功能。
該模塊功能上與TC35兼容，且設(shè)計緊湊，體積大大縮小。通過40PIN的ZIF連接器，實現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。模塊集射頻電路與基帶于一體，其主要組成結(jié)構(gòu)分為6個部分：GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器及天線接口。作為TC35i的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。

2 硬件設(shè)計
2．1 數(shù)據(jù)通信電路
數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)，以及與PC機通信、軟件流控制等功能。TC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU-T RS 232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMOS電平(2．65 V)。數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗位，波特率在300 b／s～115 Kb／s之間可選，默認9 600 b／s。TC35i模塊還支持RTS0／CTS0的硬件握手和XON／XOFF的軟件流控制。
在數(shù)據(jù)通信電路中選用Sipex公司的SP3232芯片，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能。SP3232芯片供電電壓為3～5．5 V，符合TIA／EIA-232-F和ITU v．28標(biāo)準(zhǔn)。該芯片的特性可以滿足TC35i作為移動終端的電路連接要求。在SP3232與ZIF連接器相應(yīng)引腳連接時，要注意發(fā)送、接收引腳的連接正確。SP3232還需要連接4個O．1μF的電容配合，才能完成電平轉(zhuǎn)換功能。TC35i模塊的第16～23引腳為數(shù)據(jù)I／O口，分別為TXD-0，RXD0，RTS0，CTS0，DTR0，DSR0，DCD0和RING0。通過RS 232接口各引腳的輸出信號有RXD0，CTS0，DSR0，DCD0，RING0，輸入信號為TXD-O，RTS0，DTR0。
由于TC35i的接口電路使用9針串口的全部引腳，使TC35i可以獲得DTR0，DSR0，DCD0和RING0控制信號。信號RING0用來向蜂窩設(shè)備指示接收到的Unsolicited Result Code(URC)。通過AT指令，可以設(shè)置TC35i的不同運行模式。
TC35i能否正常通信，可通過SYNC引腳接LED指示燈觀察，當(dāng)指示熄滅時，表明TC35i處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當(dāng)LED為600 ms亮／600 ms熄時，表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng)LED為75 ms亮／3 s熄時，表明TC35i已登錄進網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。
2．2 SIM卡電路
SIM(subscribet identity module)，即用戶識別卡，TC35i的基帶處理器集成了一個與ISO 7816-3 IC Card標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM接口。為了適合外部的SIM接口，該接口通過ZIF連接器連接到TC35i的第24～29引腳。在GSMll．11為SIM卡預(yù)留5個引腳的基礎(chǔ)上，TC35i在ZIF連接器上為SIM卡接口預(yù)留了6個引腳，所添加的CCIN引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進入正常工作狀態(tài)。
SIM卡工作電壓為3．O V，從TC35i的第28腳引出，其接地端(第4腳CCGND)需與TC35i的第29腳連接，如圖1所示。如果接地端直接與印刷電路板的GND相連，不作任何信號的隔離保護，則會導(dǎo)致進行語音通信時音量很小，十分不清晰，還可能導(dǎo)致模塊不能正常登陸網(wǎng)絡(luò)。考慮到設(shè)計中的電磁兼容和靜電保護等因素，為了達到最佳的通話效果，采用在SIM支架下，在印刷電路板的頂層敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與S-IM卡的CCGND引腳相連，CCGND與電路板的GND之間通過兩個并聯(lián)的電容和電感耦合。此舉為SIM卡構(gòu)成了一個隔離地，屏蔽了其他信號線對SIM卡的干擾。再進行語音通信時，話音清晰。

2．3 電源及啟動電路
TC35i電源供電范圍為DC3．3～4．8 V，推薦使用DC4．2 V。有3種電源管理模式，休眠狀態(tài)電流消耗為3．5 mA，空閑狀態(tài)為25 mA，發(fā)射狀態(tài)平均為300 mA，瞬時值可能達到2 A，如圖2所示。在發(fā)射狀態(tài)，電源電壓瞬時壓降不能超過400 mV，必須考慮線路上的電壓損耗，線路電阻最大不可超過200 mΩ，因此在布線時必須注意這些問題。在TC35i的接口上，第1～5的引腳為電源引腳，第6～10的引腳為地線。另外，還有一個VDDLP引腳(引腳編號為30)用于模塊掉電時實時時鐘的供電。