1、概述

EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊是 PCI Express Mini Card 1.2 標(biāo)準(zhǔn)接口 LTE 模塊。本文章主要講解了如何驅(qū)動(dòng)EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊的硬件電路設(shè)計(jì)，主要包含有：

1. 電源設(shè)計(jì)
2. 通訊接口
3. SIM卡的防護(hù)

EC20模塊

1.1、EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊引腳分配

mini PCIE引腳分配

1.2、EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊引腳描述

2、電源接口設(shè)計(jì)

EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊使用 VBAT 供電。在 EGSM900 模式下，瞬間峰值電流最大可能達(dá)到2.0A。為防止電壓跌落到 3.3V 以下，使用開(kāi)關(guān)電源或 LDO 時(shí)需要能夠提供至少 2.0A 電流， 建議在模塊供電端口處加一個(gè)容值大于470μF 的鉭電容或電解電容。若使用開(kāi)關(guān)電源給模塊供電，開(kāi)關(guān)電源的功率器件、電源走線應(yīng)盡量避開(kāi)天線部分，以防止 EMI 干擾。

2.1、一級(jí)總電源設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)整體采用寬電壓輸入6-36V，一級(jí)電源采用LM2596穩(wěn)壓至5V，最大可以提供3A的電流。足夠整個(gè)系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)模塊的正常供電需求。

一級(jí)電源

2.2、二級(jí)網(wǎng)絡(luò)模塊電源設(shè)計(jì)

下圖給出了使用 LDO 給網(wǎng)絡(luò)模塊供電的電源電路參考設(shè)計(jì)。其中 R7 和 R9 兩顆電阻精度為 1%，電容 C17需要選用低 ESR 的 470μF 濾波電容。

網(wǎng)絡(luò)模塊電源

2.3、二級(jí)1.8V電平電壓轉(zhuǎn)換電源設(shè)計(jì)

由于EC20串口的電壓域是1.8V，不能直接與MCU的3.3V的串口通訊，短期可能沒(méi)什么影響，但是長(zhǎng)期會(huì)降低EC20的使用壽命。采用AMS1117進(jìn)行5V到1.8V的電平轉(zhuǎn)換

1.8V電源

對(duì)于EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊的電源來(lái)說(shuō)，包含上述三種電源。

3、串口通訊接口電路設(shè)計(jì)

EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模塊支持 1 路帶 RTS/CTS 硬件流控功能串口。該串口可支持 9600bps、19200bps、 38400bps、 57600bps、 115200bps 和 230400bps 波特率，默認(rèn)波特率為 115200bps。EC20串口的電壓域是1.8V，不能直接與MCU的3.3V的串口通訊，因此需要在1.8V和3.3V之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

串口通訊

4、SIM卡電路設(shè)計(jì)

在SIM電路設(shè)計(jì)中，一定要注意進(jìn)行靜電防護(hù)，不然在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中，會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)不到SIM卡的現(xiàn)象。
為了提高USIM卡電路的可靠性和穩(wěn)定性，在電路設(shè)計(jì)中須注意以下幾點(diǎn)：

1. USIM 卡座靠近模塊擺放，盡量保證(U)SIM 卡信號(hào)線布線長(zhǎng)度不超過(guò) 200mm。
2. SIM 卡信號(hào)線布線遠(yuǎn)離 RF線和電源線。
3. 為防止 USIM_CLK 和 USIM_DATA 信號(hào)相互串?dāng)_，兩者布線不能太靠近， 并且在兩條走線之間需增加地屏蔽。
4. 為確保良好的 ESD 性能，建議(U)SIM 卡的引腳增加 TVS 管；建議選擇的 TVS 管寄生電容不大于15pF。
5. USIM_CLK、 USIM_DATA、 USIM_RST 走線上串聯(lián) 22Ω 的電阻，可以抑制EMI，增強(qiáng)ESD防護(hù)；同時(shí)，并聯(lián)33pF 電容可有效濾除 EGSM900 射頻干擾，這些阻容器件應(yīng)盡量靠近(U)SIM 卡座放置。
6. USIM_DATA上的上拉電阻有利于增加(U)SIM 卡的抗干擾能力；當(dāng)(U)SIM卡走線過(guò)長(zhǎng)，或者有比較近的干擾源的情況下，建議靠近卡座位置增加上拉電阻。
   
   SIM卡硬件設(shè)計(jì)