Air780EX是一款基于移芯EC618平臺設計的LTECat1無線通信模組。

支持FDD-LTE/TDD-LTE的4G遠距離無線 傳輸技術。

另外，模組提供了USB/UART/I2C等通用接口滿足IoT行業的各種應用訴求。

一、主要性能

1.1 模塊功能框圖

1.2 模塊型號列表

1.3模塊主要性能

*注: 模組工作在-40°C～-35°C或+75°C～+85°C溫度范圍時，模組可以正常工作，但部分射頻指標不保證 能滿足3GPP標準。

二、 應用接口

模塊采用LCC封裝，54個SMT焊盤管腳，以下章節將詳細闡述Air780EX各接口的功能

2.1. 管腳描述
Air780EX 管腳排列圖（正視圖）

*注:

1. 二次開發GPIO復用功能詳見對應《_GPIO_table》

2.LDOAON 為芯片內部部分GPIO供電電源，由此電源供電的IO口休眠狀態下能夠保持。

3.所有io 都支持中斷；

可以復用為wakeup的io支持雙邊沿或者高低電平中斷，休眠以及喚醒狀態下都能使用；

其余io僅支持單邊沿或者單電平中斷，喚醒狀態下可用，休眠狀態下不能使用。

IO參數定義：

2.2.工作模式

下表簡要的敘述了接下來幾章提到的各種工作模式。

注意： 模塊進入休眠狀態后只能通過以下管腳中斷喚醒退出休眠模式。

2.3.電源供電

2.3.1. 模塊電源工作特性

在模塊應用設計中，電源設計是很重要的一部分。

由于LTE射頻工作時最大峰值電流高達1.5A，在最大發 射功率時會有約700mA的持續工作電流，電源必須能夠提供足夠的電流，不然有可能會引起供電電壓的跌落甚 至模塊直接掉電重啟。

2.3.2. 減小電壓跌落

模塊電源VBAT電壓輸入范圍為3.3V~4.3V，但是模塊在射頻發射時通常會在VBAT電源上產生電源電壓跌落 現象，這是由于電源或者走線路徑上的阻抗導致，一般難以避免。

因此在設計上要特別注意模塊的電源設計， 在VBAT輸入端，建議并聯一個低ESR(ESR=0.7Ω)的100uF的鉭電容，以及100nF、33pF、10pF濾波電容。

VBAT輸入端參考電路如圖所示。

并且建議VBAT的PCB走線盡量短且足夠寬，減小VBAT走線的等效阻抗，確保在最大 發射功率時大電流下不會產生太大的電壓跌落。建議VBAT走線寬度不少于1mm，并且走線越長，線寬越寬。

2.3.3.供電參考電路

電源設計對模塊的供電至關重要，必須選擇能夠提供至少1A電流能力的電源。

若輸入電壓跟模塊的供電 電壓的壓差小于2V，建議選擇LDO作為供電電源。

若輸入輸出之間存在的壓差大于2V，則推薦使用開關電源轉 換器以提高電源轉換效率。

LDO供電：

下圖是5V供電的參考設計，采用了Micrel公司的LDO，型號為MIC29302WU。

它的輸出電壓是4.16V，負載 電流峰值到3A。

為確保輸出電源的穩定，建議在輸出端預留一個穩壓管，并且靠近模塊VBAT管腳擺放。

建議選擇反向擊穿電壓為5.1V，耗散功率為1W以上的穩壓管。

供電輸入參考設計：

DC-DC 供電：

下圖是DC-DC開關電源的參考設計，采用的是杰華特公司的JW5359M開關電源芯片，它的最大輸出電流 是2A，輸入電壓范圍3.7V~18V。

注意C25的選型要根據輸入電壓來選擇合適的耐壓值。

DCDC供電輸入參考設計：

2.4. 開關機

2.4.1. 開機

在VBAT供電后，可以通過如下兩種方式來觸發Air780EX開機：

1. 按鍵開機: PWRKEY管腳通過輕觸按鍵連接到地，按鍵按下1秒以上實現開機。

2. 上電開機：將PWRKEY管腳直接短接到地，VBAT上電后就可以實現開機。

2.4.1.1 PWRKEY 管腳開機

VBAT上電后，可以通過PWRKEY管腳啟動模塊，把PWRKEY管腳拉低1秒以上之后模塊會進入開機流程，軟 件會檢測VBAT管腳電壓，

若VBAT管腳電壓大于軟件設置的開機電壓（3.3V），會繼續開機動作直至系統開機 完成；

否則，會停止執行開機動作，系統會關機，開機成功后PWRKEY管腳可以釋放。

可以通過檢測VDD_EXT 管腳的電平來判別模塊是否開機。

推薦使用開集驅動電路來控制PWRKEY管腳。

下圖為開集驅動參考開機電路：

另一種控制PWRKEY管腳的方法是直接使用一個按鈕開關。

按鈕附近需放置一個TVS管用以ESD保護。

下圖 為按鍵開機參考電路：

2.4.1.2 上電開機

將模塊的PWRKEY直接接地可以實現上電自動開機功能。

需要注意，在上電開機模式下，將無法關機， 只要VBAT管腳的電壓大于開機電壓即使軟件調用關機接口，模塊仍然會再開機起來。

另外，在此模式下，要 想成功開機起來VBAT管腳電壓仍然要大于軟件設定的開機電壓值（3.3V），如果不滿足，模塊會關閉，就會 出現反復開關機的情況。

對于用電池供電的應用場景不建議用PWRKEY接地的上電自動開機方式。

2.4.2. 關機

以下的方式可以關閉模塊：

• 正常關機：使用PWRKEY管腳關機
  
• 正常關機：通過AT指令AT+CPOWD關機
  
• 低壓自動關機：模塊檢測到低電壓時關機，可以通過AT指令AT+CBC來設置低電壓的門限值；
  

2.4.2.1 PWRKEY 管腳關機

PWRKEY 管腳拉低1.5s以上時間，模塊會執行關機動作。

關機過程中，模塊需要注銷網絡，注銷時間與當前網絡狀態有關，經測定用時約2s~12s，因此建議延長 12s后再進行斷電或重啟，以確保在完全斷電之前讓軟件保存好重要數據。

時序圖如下：

2.4.2.2低電壓自動關機

模塊在運行狀態時當VBAT管腳電壓低于軟件設定的關機電壓時（默認設置3.3V），軟件會執行關機動作 關閉模塊，以防低電壓狀態下運行出現各種異常。

2.4.3復位

RESET_N引腳可用于使模塊復位。拉低RESET_N引腳100ms以上可使模塊復位。

RESET_N信號對干 擾比較敏感，因此建議在模塊接口板上的走線應盡量的短，且需包地處理。

參考電路：

注意：

1.復位功能建議僅在AT+CPOWD和PWRKEY關機失敗后使用。

2.RESET_N復位管腳拉低釋放后，模塊會處于硬件關機狀態，如果想要重啟功能，需要在RESET_N 復位后重新拉低POWERKEY關機進行開機動作。

2.5.串口

模塊提供了三個通用異步收發器：主串口MAIN_UART、AUX_UART、DBG_UART。

2.5.1. MAIN_UART

MAIN_UART管腳定義：

對于AT開發方式，MAIN_UART用來進行AT指令通訊。

MAIN_UART支持固定波特率,不支持自適 應波特率 在默認情況下，模塊的硬件流控是關閉的。

當客戶需要硬件流控時，管腳RTS,CTS必須連接到客戶端，

AT 命令“AT+IFC=2,2”可以用來打開硬件流控。

AT命令“AT+IFC=0,0”可以用來關閉流控。

具體請參考《AirM2M無線 模塊AT命令手冊》。

MAIN_UART在休眠狀態下保持的功能，能夠喚醒模塊 MAIN_UART的特點如下：

• 包括數據線TXD和RXD，硬件流控控制線RTS和CTS。
  
• 8個數據位，無奇偶校驗，一個停止位。 ?硬件流控默認關閉。
  
• 用以AT命令傳送，數傳等。
  
• 支持波特率如下：600,1200,2400,4800,14400,9600,19200,38400,57600,115200,230400,460800,921600bps
  

注意：

MAIN_UART在開機過程中短時會輸出固定調試信息

2.5.2. AUX_UART

AUX_UART管腳定義：

AUX_UART為輔助串口，不支持AT指令交互，用于某些外設通信，如對接GNSS等。

AUX_UART休眠后會關閉，無法通過給AUX_UART發送數據進行喚醒。

2.5.3. DBG_UART

DBG_UART用來軟件調試時輸出APtrace，建議預留測試點。

DBG_UART在開機過程中短時會輸出固定調試信息。

DBG_TX、DBG_RX默認功能為系統底層日志口，進行模塊硬件設計時，在剩余功能引腳充足的前提 下，避免使用DBG_TX和DBG_RX。

如果將此引腳復用為其他功能，則無法從DBG_TX和DBG_RX抓取系統日志。

在某些場景下，如果模塊出現異常，無法抓到問題日志，只能通過硬件改版，引出DBG_TX、 DBG_RX，抓取日志再進行分析。

包括但不限于以下兩種場景：

1、低功耗場景：

在低功耗場景下，USB無法使用，只能通過DBG_TX、DBG_RX來抓取日志。

2、非低功耗場景：

模塊接入USB時，工作正常，未接入USB時，工作異常的情況，只能通過DBG_TX、DBG_RX來抓取 日志。

2.5.4. 串口連接方式

串口的連接方式較為靈活，如下是三種常用的連接方式。

三線制的串口請參考如下的連接方式：

帶流控的串口連接請參考如下電路連接，此連接方式可提高大數據量傳輸的可靠性，防止數據丟失。

帶流控的串口連接方式示意圖:

2.5.5. 串口電壓轉換

Air780EX 模塊的串口電平為固定1.8V或3.3V，能夠滿足大部分MCU主控的串口直接需求，

但是如 果要和3.3V/5V或者以上的MCU或其他串口外設通信，那就必須要加電平轉換電路。

電平轉換參考電路如下：

注意 ：

• 此電平轉換電路不適用波特率高于460800bps的應用。
  
• D2必須選用低導通壓降的肖特基二極管。
  

肖特基二極管以及NPN三極管的推薦型號如下：

對于波特率高于460800bps的應用，可以通過外加電平轉換芯片來實現電壓轉換，

參考電路如下：

此電路采用的是電平轉換芯片是TI的TXS0108E，8位雙向電壓電平轉換器，

適用于漏極開路和推挽應用，

最大支持速率：

推挽：110Mbps

開漏：1.2Mbps

2.6. USB 接口

Air780EX 的 USB 符合USB2.0規范，支持高速（480Mbps）、全速（12Mbps）模式和低速（1.2Mbps） 模式。

USB接口可用于AT命令傳送，數據傳輸，軟件調試和軟件升級。

USB管腳定義：

USB接口參考設計電路如下：

注意事項如下：

1. USB走線需要嚴格按照差分線控制，做到平行和等長；

2. USB走線的阻抗需要控制到差分90歐姆；

3. 需要盡可能的減少USB走線的stubs，減少信號反射；USB信號的測試點最好直接放在走線上以 減少stub；

4. 盡可能的減少USB走線的過孔數量；

5. 在靠近USB連接器或者測試點的地方添加TVS保護管，由于USB的速率較高，需要注意TVS管 的選型，保證選用的TVS保護管的寄生電容小于1pF

6. VBUS作為USB插入喚醒作用，并不直接參與USB插入檢測，非必須，在不需要USB插入喚醒的 場景也可以不接

2.7. USB 下載模式

Air780EX 模塊進入USB下載模式：

在開機之前，把BOOT通過51K電阻上拉到VBAT電源.

2.8. SIM卡接口

Air780EX支持1路SIM卡接口，支持ETSI和IMT-2000卡規范，支持1.8V和3.0VUSIM卡。

2.8.1. SIM接口

下表介紹了SIM接口的管腳定義。

2.8.2. SIM接口參考電路

下圖是SIM接口的參考電路，使用6pin的SIM卡座。

在SIM卡接口的電路設計中，為了確保SIM卡的良好的功能性能和不被損壞，

在電路設計中建議遵循以下設計 原則：

1. SIM卡座與模塊距離擺件不能太遠，越近越好，盡量保證SIM卡信號線布線不超過20cm。

2. SIM卡信號線布線遠離RF線和VBAT電源線。

3.為了防止可能存在的USIM_CLK信號對USIM_DATA信號的串擾，兩者布線不要太靠近，在兩條走線之間增 加地屏蔽。且對USIM_RST_N信號也需要地保護。

4.為了保證良好的ESD保護，建議加TVS管，并靠近SIM卡座擺放。選擇的ESD器件寄生電容不大于50pF。在 模塊和SIM卡之間也可以串聯22歐姆的電阻用以抑制雜散EMI，增強ESD防護。SIM卡的外圍電路必須盡量 靠近SIM卡座。

2.9. LDO輸出

注意：

VDD_EXT不建議給外設供電，僅能做外部上拉用.

2.10. 功能管腳

2.10.1. MAIN_RI

MAIN_RI 信號動作：

如果模塊用作主叫方，MAIN_RI會保持高電平，收到URC信息或者短信時除外。

而模塊用作被叫方時， MAIN_RI 的時序如下所示。

語音呼叫時模塊用作被叫方MAIN_RI時序：

數據呼叫時模塊用作被叫方MAIN_RI時序：

模塊主叫時MAIN_RI時序：

收到URC信息或者短信時MAIN_RI時序：

2.10.2. MAIN_DTR

模塊支持兩種睡眠模式：

睡眠模式1：發送AT+CSCLK=1，通過MAIN_DTR管腳電平控制模塊是否進入睡眠

睡眠模式2：發送AT+CSCLK=2，模塊在串口空閑一段時間后自動進入睡眠

具體參閱2.11.2睡眠模式

2.10.3.狀態指示燈

Air780EX用一個管腳信號來指示網絡的狀態。

如下兩表分別描述了管腳定義和不同網絡狀態下的邏輯電平 變化：

網絡指示管腳定義：

指示網絡管腳的工作狀態：

指示燈參考電路如下圖所示：

2.11. 省電功能

根據系統需求，有兩種方式可以使模塊進入到低功耗的狀態。

對于AT版本使用“AT+CFUN”命令可以使模塊 進入最少功能狀態。

2.11.1. 最少功能模式/飛行模式

最少功能模式可以將模塊功能減少到最小程度，此模式可以通過發送“AT+CFUN=”命令來設置。

參數可以選擇0，1，4。

• 0：最少功能（關閉RF和SIM卡）；
  
• 1：全功能（默認）；
  
• 4：關閉RF發送和接收功能；
  

如果使用“AT+CFUN=0”將模塊設置為最少功能模式，射頻部分和SIM卡部分的功能將會關閉。

而串口依然 有效，但是與射頻部分以及SIM卡部分相關的AT命令則不可用。

如果使用“AT+CFUN=4”設置模塊，RF部分功能將會關閉，而串口依然有效。所有與RF部分相關的AT命令不 可用。

模塊通過“AT+CFUN=0”或者“AT+CFUN=4”設置以后，可以通過“AT+CFUN=1”命令設置返回到全功能狀態。

2.11.2. 睡眠模式（慢時鐘模式）

2.11.2.1 串口應用

串口應用下支持兩種睡眠模式：

• 睡眠模式1：通過MAIN_DTR管腳電平控制模塊是否進入睡眠
  
• 睡眠模式2：模塊在串口空閑一段時間后自動進入睡眠
  

2.11.2.1.1 睡眠模式 1

開啟條件：

發送AT指令AT+CSCLK=1

模塊進入睡眠： 控制MAIN_DTR腳拉高，模塊會進入睡眠模式1

模塊退出睡眠： 拉低MAIN_DTR腳50ms以上，模塊會退出睡眠模式可以接受AT指令

模塊在睡眠模式1時的軟件功能： 不響應AT指令，但是收到數據/短信/來電會有URC上報

HOST 睡眠時，模塊收到數據/短信/來電如何喚醒HOST： MAIN_RI 信號

2.11.2.1.2 睡眠模式 2

開啟條件：

發送AT指令AT+CSLCK=2

模塊進入睡眠： 串口空閑超過AT+WAKETIM配置的時間（默認5s），模塊自動進入睡眠模式2

模塊退出睡眠： 串口連續發送AT直到模塊回應時即退出睡眠模式2。不響應DTR管腳中斷喚醒

模塊在睡眠模式2時的軟件功能： 不響應AT指令，但是收到數據/短信/來電會有URC上報

HOST 睡眠時，模塊收到數據/短信/來電如何喚醒HOST： MAIN_RI 信號

2.11.2.2 USB應用

開啟條件：

USBHOST必須支持USBsuspend/resume

模塊進入睡眠： HOST發起USBsuspend

模塊退出睡眠： HOST發起USBresume

HOST睡眠時，模塊收到數據/短信/來電如何喚醒HOST： MAIN_RI信號

2.12.模式切換匯總

本文主要介紹了Air780EX的主要性能和應用接口，由于文章篇幅原因，

射頻接口，電氣特性，實網功耗數據，結構規格等內容將在下篇文章介紹。

未完待續。。。