基于STM32和SIM900A的無線通信模塊設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)與數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)哪K的要求，本文采用了ARM Cortex-M3內(nèi)核的主流產(chǎn)品STM32作為主控芯片，采用SIMCom公司的SIM900A作為通信芯片。在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)以及相關(guān)芯片的數(shù)據(jù)手冊之后，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)遠(yuǎn)程無線通信模塊。該模塊在實(shí)驗(yàn)室試運(yùn)行一周后，沒有出現(xiàn)掉線的情況，數(shù)據(jù)收發(fā)的速度也很快。該模塊具有性能穩(wěn)定，外形小巧，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。廠方投入使用之后，反應(yīng)良好。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，遠(yuǎn)程無線通信技術(shù)經(jīng)過多年的研究與實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)如今在工業(yè)控制領(lǐng)域有了非常重要的地位，并且發(fā)揮著越來越大的作用。文中根據(jù)廠家的要求，設(shè)計(jì)的無線通信模塊，主要實(shí)現(xiàn)了短信與數(shù)據(jù)收發(fā)功能，并且做到了模塊的穩(wěn)定，掉線之后能夠自動(dòng)重連。

　　1 無線通信模塊整體設(shè)計(jì)方案

　　模塊主要有電源部分、主控部分、通信部分、數(shù)據(jù)傳輸部分4個(gè)部分組成。通信模塊采用SIM900A進(jìn)行無線通信。主控模塊采用STM32作為主控芯片，來控制短信的收發(fā)與數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌M(jìn)行。遠(yuǎn)程終端可以是手機(jī)或者上位機(jī)的數(shù)據(jù)中心軟件，經(jīng)過處理之后，儲(chǔ)存下來，方便日后的查詢。本模塊具有低功耗，方便靈活，操作簡單并且穩(wěn)定，掉線之后可以自動(dòng)連接，運(yùn)行過程十分穩(wěn)定，并且成本較低。

　　2 無線通信模塊硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 功能需求

　　本文設(shè)計(jì)的無線通信模塊，要求單12V電源輸入，模塊上電運(yùn)行后有相應(yīng)的指示燈來指示模塊的運(yùn)行狀態(tài)。另外要求模塊能夠?qū)崿F(xiàn)短信以及數(shù)據(jù)透傳兩大主要功能，在手機(jī)發(fā)送短信給模塊之后，模塊能夠動(dòng)作，并給出回應(yīng)。最后要求在建立TCP鏈接時(shí)，仍然能夠收發(fā)短信。

　　圖1 無線通信模塊結(jié)構(gòu)圖

　　2.2 電源部分

　　在主電路中，主控芯片STM32的工作電壓為2.0~3.6 V，通信芯片SIM900A的工作電壓為3.1~4.6 V，為使模塊各個(gè)部分正常工作，必須對兩者進(jìn)行分別供電，電源供電電路如下：

　　圖中V12外接12 V電源，經(jīng)過電容濾波后輸入到LM2576，實(shí)現(xiàn)12 V到4 V的轉(zhuǎn)換，R1、R2在線路中起到分壓作用，D2燈亮起時(shí)，表示模塊已經(jīng)正常供電。LM2576是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3 A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路，具有完善的保護(hù)電路，比較穩(wěn)定。

　　圖2 電源模塊

　　2.3 主控芯片

　　主控模塊采用STM32單片機(jī)作為微控制器，該芯片能工作于-40~105℃的溫度范圍，MAX3232芯片用于串行口的電平變換，實(shí)現(xiàn)控制器與通信接口之間的通信。串口1與電源電平轉(zhuǎn)換芯片Max3223相連，USART1_TX（輸出，所以在配置GPIO時(shí)，定義該口的模式為推拉輸出，USART1_ RX為輸入，定義為懸浮輸入模式。串口2與SN65LBC184D通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)，USART2_RTS、USART2_RX為輸入端口，模式定義為懸浮輸入模式，USART2_CTS、USART2_TX為輸出端口，模式定義為推拉輸出。串口3用來控制SIM900A芯片，USART3_RTS、USART3_RX為輸入端口，模式定義為懸浮輸入，USART3_CTS、USART3_TX為輸出端口，模式定義為推拉輸出。

　　圖3 主控芯片STM32

　　2.4 通信芯片

　　通信芯片采用SIMCom公司的新型緊湊型產(chǎn)品SIM900A，它屬于雙頻GSM/GPRS模塊，完全采用SMT封裝形式，性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高，并且能夠滿足用戶的多種需求。在實(shí)現(xiàn)斷線自動(dòng)重連功能時(shí)，涉及到DCD、RI兩個(gè)引腳的使用。DCD引腳用來實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)模塊掉線時(shí)，會(huì)給DCD引腳一個(gè)高電平，當(dāng)這個(gè)電平被DCD引腳檢測到之后，模塊就是采取相應(yīng)的動(dòng)作，來重新連接上線。RI引腳在模塊上線之后，就一直保持高電平，在有電話和短信進(jìn)來的時(shí)候，RI管腳就會(huì)有一個(gè)低電平出現(xiàn)，當(dāng)RI引腳檢測到這個(gè)低電平的時(shí)候，模塊就會(huì)采取相應(yīng)動(dòng)作，進(jìn)入到短信或者電話模式。