3. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Trường Thịnh
3.2.1. Thiết kế phần cứng cho phần GSM/GPRS
Như ở chương 2 đã giới thiệu về sơ đồ chân của module SIM548C , bao gồm 60 chân DIP trong đó chân dùng cho phần GSM/GPRS có 48 chân ( từ chân 1 đến chân 48 ). Trong đồ án này nhiệm vụ chính của khối GSM/GPRS chính là truyền dữ
62
liệu qua mạng GPRS về trung tâm nên ta sẽ đề cập đến một số chân được sử dụng trong việc này.Chân VBAT cung cấp nguồn cho phần GSM/GPRS với điện áp trong khoảng 3.4 V ÷ 4.5 V , trung bình là 4V .Điều đáng chú ý là dòng cung cấp cho phần GSM/GPRS là khá lớn , nó có thể lên tới 2A.
Chân VRTC chân lưu dữ các số liệu ví dụ như thời gian …. ngay cả khi phần GSM/GPRS mất nguồn, điều này rất thích hợp khi sử dụng các loại Pin CMOS. Điện áp yêu cầu của chân VRTC vào khoảng 1.2 V ÷ 2.0 V điện áp trung bình là 1.8V.
Ta có thể khởi động phần GSM/GPRS của module bằng cách đưa chân PWRKEY xuống mức điện áp thấp trong một khoảng thời gian ngắn . Có nhiều cách để thiết lập cho chân PWRKEY , để đơn giản chúng em đã sử dụng một nút bấm được nối đất để thực hiện việc bật chế độ hoạt động cho phần GSM/GPRS.
Hình 3.2 Bật chế độ hoạt động cho phần GSM/GPRS sử dụng nút bấm
Khi hoàn thành việc bật nguồn, phần GSM/GPRS của SIM548C sẽ gửi thông báo cho vi điều khiển (thông qua chân UART1) biết rằng module đã sẵn sàng hoạt động và chân STATUS của module sẽ được kéo lên 2.8v và giữ nguyên mức điện áp này trong chế độ làm việc.
63
Ngoài chân PWRKEY sử dụng để bật chế độ hoạt động cho phần GSM/GPRS còn có một số cách khác đó là sử dụng chân VCHG hoặc chân VRTC ở chế độ cảnh báo. Chân PWRKEY cũng được dùng để tắt chế độ hoạt động của phần GSM/GPRS
Trước khi hoàn thành việc chuyển sang chế độ tắt thì module sẽ gửi kết quả như sau:
NORMAL POWER DOWN. Sau thời điểm này , các lệnh AT sẽ không còn có tác dụng nữa .Module sẽ chuyển sang chế độ POWER DOWN , chỉ duy nhất RTC vẫn hoạt động bình thường. POWER DOWN có thể nhận biết bằng chân STATUS, lúc đó chân STATUS kéo xuống điện áp thấp nhất.
Hình 3.4 Thời gian tắt chế độ hoạt động của phần GSM/GPRS
Ngoài ra ta còn có thể tắt chế độ hoạt động của phần GSM/GPRS bằng tập lệnh AT : “ AT+CPOWD = 1”. Chân NETLIGHT phát hiện trạng thái của mạng GSM/GPRS được báo hiệu qua một đèn LED, được mắc như sơ đồ bên dưới.
Bảng 3.1 Bảng trạng thái làm việc của NETLIGHT
Trạng thái LED Chức năng của phần GSM/GPRS của SIM548C
Tắt Phần GSM/GPRS của module không chạy
64ms Sáng/800ms Tắt Phần GSM/GPRS của module không tìm thấy mạng 64msSáng/3000ms
64 64ms Sáng/300ms Tắt Kết nối GPRS
Chân STATUS cũng được kết nối với một LED báo hiệu hệ thống hoạt động hay tắt như đã trình bày ở trên. Cả hai chân này khi kéo lên mức logic 1 thì làm đèn LED sáng lên và khi ở mức logic 0 thì đèn LED sẽ tắt.
Hình 3.5 Đèn LED chỉ thị cho NETLIGHT và chân STATUS
Tiếp đến ta sẽ đề cập đến một phần rất quan trọng trong việc thiết kế phần GSM/GPRS : Giao tiếp nối tiếp GSM/GPRS. Trong phần GSM/GPRS của module cung cấp 2 cổng nối tiếp không đồng bộ : Serial port và Debug port.
Serial port (Cổng giao tiếp nối tiếp)
- DCD : chân 25, phát hiện truyền dữ liệu. - DTR : chân 27, sẵn sàng dữ liệu cuối. - RXD : chân 29, nhận dữ liệu.
- TXD : chân 31, truyền dữ liệu. - RTS : chân 33, yêu cầu gửi. - CTS : chân 35, xóa để gửi. - RI : chân 37, báo hiệu chuông. - Debug port (Cổng giao tiếp gỡ rối) - DBG_RXD : chân 36, nhận dữ liệu. - DBG_TXD : chân 38, truyền dữ liệu.
65
Trong đồ án, giải pháp cho yêu cầu của đề tài ta chỉ sử dụng cổng Serial port cụ thể là 2 chân TXD và RXD. Hai chân này sẽ được kết nối tương ứng với 2 chân của vi điều khiển chân Rx và chân Tx. Do đó ta chỉ đề cập đến hai chân 29 và 31 của phần này.
Trước khi thiết kế kết nối giữa vi điều khiển với phần GSM/GPRS của module SIM548C ta phải xét đến các mức điện áp vào ra của mỗi phần.
Ta biết rằng mức logic 1 output (mức ra “ 1” Tx) của vi điều khiển ATMega128 sẽ là cỡ 5V hơn nữa mức logic 1 input (mức vào “1” RXD) của phần GSM/GPRS vào khoảng 2.1V÷3.3V. Do đó khi kết nối 2 chân này với nhau cần hạ mức điện áp từ chân ra Tx 5V của vi điều khiển xuống khoảng 2.1V÷3.3V .Giải pháp sử dụng mạch phân áp cho kết nối trên.
Còn mức logic 1 output (mức ra “1” TXD) của phần GSM/GPRS vào khoảng 2.8V÷3 V là mức mà vi điều khiển vẫn có thể hiểu là mức “1” nên chân TXD của phần GSM/GPRS ta có thể kết nối trực tiếp với chân Rx của vi điều khiển ATMega128.
Bảng 3.2 Mức logic của chân Serial port
UARTO - TXD AT Mega 128 UARTO - RXD R1 R 2 2K2 3K3 RXD – GSM Vih 2.1-3.3V TXD – GSM Voh 2.8-3V
Hình 3.6 Sơ đồ chuyển mức điện áp giữa vi điều khiển ATMega128 với phần GSM/GPRS
66
Giao tiếp serial port hỗ trợ tốc độ truyền : 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 mặc định ở tốc độ 115200bps. Tất nhiên khi ta muốn tốc độ nào đó thì phải thiết lập bằng tập lệnh AT. Chỉ có một số tốc độ sau sẽ được tự động phần GSM/GPRS dò tìm : 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200bps.
Do giao tiếp serial port của phần GSM/GPRS với cổng giao tiếp UART1 của vi điều khiển nên khi lập trình cho vi điều khiển cổng giao tiếp UART1 phải thiết lập cổng UART1 ở tốc độ cùng với tốc độ của phần GSM/GPRS.
Giao tiếp SIM Card Holder: ta có thể sử dụng tập lệnh AT để ghi các thông tin lên thẻ SIM. Giao tiếp SIM hỗ trợ chức năng của GSM Phase 1 và một số chức năng mới của GSM Phase 2 cho FAST 64kbps. SIM Card được hỗ trợ với 2 mức điện áp 1.8V và 3.0V. Giao tiếp SIM gồm có 5 chân :
- Chân 17 SIM_VDD : chân nguồn cấp cho SIM, nó có thể tự động chuyển các chế độ nguồn : nguồn 3.0V±10% và nguồn 1.8V±10%, dòng tiêu thụ vào khoảng 10mA.
- Chân 19 SIM_RST: chân SIM Card Reset.
- Chân 21 SIM_DATA: chân dữ liệu vào ra SIM Card. - Chân 23 SIM_CLK: chân khóa SIM Card.
- Chân 15 SIM_PRESENCE: chân phát hiện SIM Card.
- Chân 15 SIM_PRESENCE được sử dụng để phát hiện sự có mặt của thẻ SIM hay không. Ta có thể sử dụng lệnh “AT+CSDT” cấu hình SIMCARD. Do đó ta có thể không cần sử dụng chân SIM_PRESENCE để phát hiện SIM Card nữa và chân SIM_PRESENCE sẽ được nối đất.
Như vậy việc thiết kế cho phần GSM/GPRS của SIM548C đã hoàn tất, bấy giờ ta sẽ chuyển sang thiết kế cho phần GPS của SIM548C.