RM310无线通信模块设计与实现

【摘要】RM310是福州瑞芯微电子股份有限公司为M2M和IoT应用而设计的LTECAT4无线通信模块，基于ASR1802S通信处理器方案，支持TD-LTE/FDD-LTE/WCDMA/GSM通信制式，采用LTE3GPPRel.11技术，支持最大下行速率150Mbps和最大上行速率50Mbps，内置丰富的网络协议，集成多个工业标准接口，并支持多种驱动和软件功能，适用于Windows、Linux，Android等多种操作系统下的USB驱动，给出了系统的整体架构和硬件设计实现方案。设计的无线通信模块可广泛应用到物联网多个领域中，如平板电脑、车联网、视频监控、安防、路由器、POS、智能家居等产品。

【关键词】物联网；LTE；无线通信；RM310

无线模组是物联网接入网络和定位的关键设备，负责设备之间数据的网络传输工作。随着物联网的深入和普及，LTE无线通信模组的应用越来越广泛，本文针对物联网应用，设计了一款LTECAT4通信模块，模块系统包括电源管理、基带处理器部分、存储器、射频收发器、接口等部分，模块采用3229（32mm×29mm×2.6mm）LCC标准封装，便于整体贴装的PCBA设计可广泛应用于物联网领域。

1RM310无线通信模块系统组成

RM310无线通信模块系统由五个主要部分组成，包括基带处理器部分、电源管理部分、存储器、射频收发器、接口部分等。基带处理器芯片采用上海翱捷科技ASR1802S芯片，ASR1802S是一种先进的、高度集成的通信处理器，用于实现符合3GPP协议的2G/3G/4G各种制式下的数据通信，并集成一个应用处理器ARMCortexA7用于支持Linux环境下的各种应用程序。电源管理部分由VBAT供电分为两个电压域，分别给基带和射频部分供电。存储器采用兆易创新GD25LQ128DWIGR128Mbit的NORFlash，由于ASR1802S可支持RTOS操作系统，所占内存小，最低只需要128Mbit的NORFlash即可。射频收发器同样采用翱捷科技的ASRRF858芯片，ASRRF858是一款多频多模射频收发器，支持LTEFDD&TDD、HSPA+、EGPRS数据通信。接口部分包括UART接口、USB接口、USIM卡接口、主分集天线接口等，图1是RM310无线通信模块系统框图。

2RM310无线通信模块设计

2.1电源系统。RM310模块的供电范围为3.3~4.3V，需要确保输入电压不低于3.3V。电源设计对模块的稳定性能至关重要，模块在射频发射时会在短时间有一个较大电流的突发脉冲，VBAT电源上会产生电压跌落现象，因此在设计上电源的设计对模块的性能至关重要，RM310模块必须选择至少能够提供2A电流能力的电源。模块有4个VBAT引脚连接外部电源或电池，模块电源可以分为两个电压域分别给射频部分供电和基带部分供电。模块内部PMICASRPM802是一种高效电源管理集成电路，带有RTC和通用12位自动采样ADC测量单，可提供五路高效的BUCK和六路LDO。2.2无线射频收发系统。通信模块射频系统由发射机和接收机两部分组成，由RFtransceiver芯片ASRRF858、功率放大模块、射频开关模块、滤波器、双工器等组成。接收机包括主分集接收，主集接收电路发射电路共用，单分集接收。ASRRF858是一款多模多频高集成度射频芯片，支持HSPA+、LTEFDD&TDD、EGPRS；最大支持20MHz信号带宽；主集接收集成有10路端口、4路高频端口、3路甚高频端口、3路低频端口；分集接收有7路输入端口、2路甚高频端口、3路高频端口、2路低频端口；集成7个发射端口、3路甚高频端口/2路高频端口、2路低频端口；支持26MHzDCXO和VCTCXO；支持频段FDDBand1~Band21、23、25，TD-SCDMAbands34，TDDLTEbands38、39、40、41。功率放大模块采用SKYWORKS的SKY77643MMPA，SKY77643是一种支持3G/4G频段并在WCDMA、TD-SCDMA和LTE模式下高效工作的多模多波段功率放大器模块。射频开关模块包括主集开关模块和分集开关模块，主集开关模块采用SKY77916芯片，SKY77916是一种发射接收射频前端模组（FEM），FEM完全支持宽带3G/4G射频切换，集成2G四频功率放大器（PA）射频输入，14个发射/接收（TRx）天线切换端口。分集开关模块采用SKY13418-485LF支持频段0.1~3.0GHz，SP8T天线开关，具有低插损、高隔离度、响应速度快等特点。2.3模块接口电路。模块接口电路有串口、USB、USIM、天线等接口。RM310的USB接口符合USB2.0规范，支持高速（480Mbps）和全速（12Mbps）模式。可用于AT命令传送、数据传输、软件调试、软件升级使用。模块有两个串口：主串口和调试串口。主串口支持多种波特率，默认波特率为115200bps，用于数据传输和AT命令传送；调试串口支持115200bps波特率，用于部分日志输出。SIM卡接口支持ETSI和IMT-2000卡规范，支持1.8V和3.0V（U）SIM卡。模块设计有一个主天线接口、一个分集接收天线接口，天线端口阻抗为50Ω。

3实现结果

针对设计的系统进行了整体性能测试，给出了射频测试指标和功耗数据，测试结果满足3GPP规范要求。3.1射频指标测试主要射频指标发射功率及接收灵敏度指标如表1所示。3.2功耗测试关机功耗20μA；空闲功耗40mA。3.3实物开发板图2是RM310无线通信模块应用开发板。4结束语本文设计的无线通信模块满足3GPP协议，通过一系列认证，包括中国质量认证中心CCC安全检测国家无线电管理委员会SRRC认寸小、支持频段多、支持多系统驱动、应用简单等特点，已经广泛应用到了物联网领域。

参考文献

[1]ASR1802SCommunicationsProcessorDatasheet，2018.

[2]ASRPM802PowerManagementICDatasheetRev.A，2018.

[3]Rockchip_RM310_Brief_V11_CN，2019.

[4]Rockchip_RM310_Hardware_Design_Guide_V10_CN，2019.

作者:柳春青 单位:福州瑞芯微电子股份有限公司