基于ARM Cortex—M3的無線通信系統電路模塊設計

　　設計一個可以實現短信收發與數據無線傳輸的模塊的要求，本文采用了ARM Cortex—M3內核的主流產品STM32作為主控芯片，采用SIMCom公司的SIM900A作為通信芯片。在查閱大量相關文獻以及相關芯片的數據手冊之后，本文設計了一個遠程無線通信模塊。該模塊在實驗室試運行一周后，沒有出現掉線的情況，數據收發的速度也很快。該模塊具有性能穩定，外形小巧，性價比高等優點。廠方投入使用之后，反應良好。

　　無線通信模塊整體設計方案

　　模塊主要有電源部分、主控部分、通信部分、數據傳輸部分4個部分組成。通信模塊采用SIM900A進行無線通信。主控模塊采用STM32作為主控芯片，來控制短信的收發與數據傳輸的順利進行。遠程終端可以是手機或者上位機的數據中心軟件，經過處理之后，儲存下來，方便日后的查詢。本模塊具有低功耗，方便靈活，操作簡單并且穩定，掉線之后可以自動連接，運行過程十分穩定，并且成本較低。

　　電源電路設計

　　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，為使模塊各個部分正常工作，必須對兩者進行分別供電，電源供電電路如下：

　　圖中V12外接12 V電源，經過電容濾波后輸入到LM2576，實現12 V到4 V的轉換，R1、R2在線路中起到分壓作用，D2燈亮起時，表示模塊已經正常供電。LM2576是美國國家半導體公司生產的3 A電流輸出降壓開關型集成穩壓電路，具有完善的保護電路，比較穩定。

　　圖2 電源模塊

　　 主控芯片電路設計

　　主控模塊采用STM32單片機作為微控制器，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，實現控制器與通信接口之間的通信。串口1與電源電平轉換芯片Max3223相連，USART1_TX（輸出，所以在配置GPIO時，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，實現數據的收發，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

　　 通信芯片電路設計

　　通信芯片采用SIMCom公司的新型緊湊型產品SIM900A，它屬于雙頻GSM/GPRS 模塊，完全采用SMT封裝形式，性能穩定，外觀精巧，性價比高，并且能夠滿足用戶的多種需求。在實現斷線自動重連功能時，涉及到DCD、RI兩個引腳的使用。DCD引腳用來實現模數轉換，當模塊掉線時，會給DCD引腳一個高電平，當這個電平被DCD引腳檢測到之后，模塊就是采取相應的動作，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，在有電話和短信進來的時候，RI管腳就會有一個低電平出現，當RI引腳檢測到這個低電平的時候，模塊就會采取相應動作，進入到短信或者電話模式。

　　圖4 SIM900A通信芯片

　　本文設計的無線通信模塊，是利用STM32來控制SIM900A芯片，來實現短消息的收發與數據的無線傳輸。本設計完成了無線通信的硬件部分和軟件部分的設計與實現。在多次運行試驗時，本模塊沒有出現掉線以及發熱等問題，非常穩定。本次設計成本較低，運行穩定可靠，應用范圍十分廣泛，利用SIM900A，降低了模塊的成本，使其更加具有商業價值。