GSM/GPRS модуль SIM900

Иногда возникает желание по управлять объектом на расстоянии или получить от него данные. Причем расстояния могут быть весьма значительными. Одним из способов осуществить эту мечту — использовать возможности сотовой связи. При этом не потребуются мощные передатчики, разрешения соответствующих органов и прочие дорогостоящие вложения. Нужно только правильное железо и нахождение в зоне покрытия оператора. Одной из таких правильных железок является модуль Sim900 от компании Simcom. К весьма важным достоинствам модулей относится, помимо богатых возможностей самих железок, также минимальная обвязка, простая в изготовлении плата, возможность легко приобрести и относительно низкая цена (я брал по 731р за штучку).
Так как про эти модули можно написать очень много всего и разного, то будет 2 или 3 статьи. Первая будет железная, вторая софтовая и если во вторую все не поместится, то третья с отдельным описанием работы с сетью.

+Бонус:) Куда же без него. Последняя версия B07 прошивки для sim900.

У нас продаются 3 типа модулей. Все они имеют 4 диапазона 850/900/1800/1900МГц, умеют передавать/принимать голосовые вызовы, работать с смс, делать ussd запросы и работать с сетью через GPRS, с поддержкой ftp, http или tcp/udp.

1. Основной, рекомендуемый к использованию Sim900. Небольшой (24х24мм), паябельный корпус, единственный поддерживающий протокол I2C.

2. Второй модуль — это Sim900B. Размер 40х33мм, крепление к плате через 60 контактный разъем с весьма мелким шагом. Предназначен для замены модулей sim300. В общем самый неудачный вариант для домашнего применения.

3. И последний модуль — Sim900D. Тоже небольшой (33х33мм), хорошо подходящий для пайки на плату, единственный имеющий цепи контроля и заряда для литий-ионных аккумуляторов. Предназначен для замены модулей sim340DZ, с которым совместим по выводам. Было мнение, что это переходная модель, которая будет сниматься с производства. Но производитель заявил, что это не совсем так. Точнее совсем не так и прекращать выпуск они не планируют.


В основном я буду писать про sim900D, т.к. у меня есть именно он и разница между разными модулями незначительная.

Питание
Для модулей необходимо питание от 3.2 до 4.8В. Номинальное значение 4.0В. Питание заводится на выводы VBAT. Ток потребления сильно зависит от текущего режима работы и может колебаться от 20-30мА до 500мА. При этом также возможны кратковременные скачки до 2-3А, особенно в процессе поиска сети или при приеме/передачи данных. Так что для питания необходимо использовать подходящие блоки питания и не экономить на электролитах. Можно использовать рекомендуемую производителем схему на MIC29302WT.

Так же им необходима дополнительная поддержка для часов реального времени, вывод VRTC. Для нее можно поставить батарейку, ионистор или просто конденсатор с емкостью не меньше 4.7мкФ.

Слева подключение ионистора/конденсатора, справа батарейки.
Важно! Оставлять висеть этот вывод в воздухе нельзя.
Для включения производитель рекомендует следующую схему:

Длительность импульса должна быть не меньше 1с.

Сим-карта
Сим-карта подключается к соответствующим выводам модуля по схеме из даташита. Лучше всего использовать специальные холдеры для монтажа на плату, благо стоят они недорого (~30р). Также что бы модуль понял, что к нему подключили карту нужно посадить на землю вывод sim-present. У модуля sim900D этот вывод совмещен с выводом KBR0. Использовать или нет защитные диоды личное дело каждого, но лучше перестраховаться.

Важно! Все модули работают только с сим-картами на 1.8 или 3В. Одна из ошибок, почему мой модуль по началу не ловил сеть, как раз была в том, что я вставлял свою старую карточку на 5В.

COM порт
В модулях реализован полный набор интерфейсных выводов для подключения по usart. В зависимости от настроек, управление потоком может быть аппаратное с использованием RTS,CTS,DTR,DCD и RI. Так же можно использовать режим без управления, когда используются только RXD и TXD. Программное управление (XON/XOFF) использовать не рекомендуется из-за наличия ошибок в его реализации. Неиспользуемые выводы нужно оставить висеть в воздухе, все необходимые подтяжки уже есть внутри.

Выход RI работает независимо от выбранного режима. В дежурном режиме он находится в «1». При поступлении звонка или наборе номера выход переходит в «0» и остается в нем до поднятия трубки абонентом/модулем или отбоя. При поступлении смс на нем появляется импульс «0» с длительностью 120мс.

Модуль может работать на скоростях от 1200 до 115200. При включении устанавливается режим авто-настройки скорости от 1200 до 57600, 8 бит данных, без четности и 1 стоп битом. Для синхронизации необходимо выждать 2-3с после включения и послать команду «AT» (обязательно большими буквами).
Если скорости одинаковые, то модуль при включении выдаст:
00 49 49 49 49 FF FF FF FF (в шестнадцатеричном режиме)
RDY
+CFUN: 1
Если на карте нет пин кода:
+CPIN: READY
Если пин код установлен
+CPIN: SIM PIN
Для продолжения работы нужно ввести пин: AT+CPIN=pin
Затем выдается:
Call Ready
Модуль готов к работе, хотя сеть может быть еще не найдена.

Важно №1 Основная проблема с использованием заключается в том что максимальное напряжение на них может быть 3.0В и если управляющий контроллер имеет питание больше 3.0В, то необходимо использовать согласующие цепи. Подключать напрямую или ставить только последовательно резистор крайне нежелательно. Есть вероятность спалить вывод или грохнуть прошивку. Я делал обычный резистивный делитель.
Важно №2 Сначала я использовал Terminal V1.9 от Br@y++. С ним почему то все работало э-эм, в общем неправильно. Ответы от модуля приходили не все, команды возвращались просто эхом. Почему не знаю, но помогло использование вместо него putty. Кто сидит под ХР могут использовать встроенную терминалку.

Аудио
Во всех модулях есть как минимум 1 вход микрофона и 1 выход на динамик. В зависимости от модели так же может присутствовать линейный вход и выход звонка. Мне все эти богатства особо не нужны, поэтому приведу только схемы подключения из даташита.
Подключение микрофона:

Подключение динамика:


Дополнительные входы/выходы
Сначала выходы. У модулей два информационных выхода — STATUS, который загорается после включения модуля и NETLIGHT, который мигает в зависимости от состояния сети.
Возможные режимы (Горит/Не горит):

• 64мс/800мс — сеть не найдена
• 64мс/3000мс — сеть найдена
• 64мс/300мс — идет обмен по gprs

Рекомендуемая схема подключения светодиодов такая:

Так как всю информацию о состоянии модуля (и с большими подробностями) можно получить по шине данных, то использовать эти выходы нужно только для удовлетворения эстетического чувство прекрасного:)
Еще один полезный выход — выход PWM, на котором можно программно получить сигнал с частотой от 200Гц до 5кГц.
Полезных входов в модуле только один — вход ADC, который полностью соответствует своему названию и может измерять напряжение до 2.8В с частотой 200кГц и разрешением в 10бит.

Антенна
Тут все просто. Есть рекомендованная схема согласования, есть значение нужного сопротивления в 50 ом и есть мнение, что при длине проводника от ножки до разъема антенны меньше 2см никаких особых мер по согласованию не требуется. Я выбрал последний вариант:) Но на всякий случай схема согласования:


Результат
И вот что у меня получилось в итоге:


На данный момент модуль умеет звонить, принимать и отправлять смс, читать и писать в сим-карту, делать ussd запросы, читать и писать в файл на ftp сервере.
В архиве схема, плата и компоненты холдера для сим-карты и sim900D. Ссылка на народе для diptrace 2.1

Прошивка
Вот и обещанный бонус — последняя на данный момент прошивка для Sim900, версия B07. Также в архиве лежит B06, сама программа, pdf с инструкцией по прошивке и изменениями. Скачать с народа. Размер 3.86 МБ
Схема для прошивки модуля:

На плюс подключается, если для включения питания используется рекомендованная схема с транзистором
Если для связи с компом используется одна из разновидностей max232, то скорость лучше выбрать 115200. Я шил с такими параметрами:

Для прошивки — выбираем файл, меняем скорость и номер порта, замыкаем кнопку наглухо и жмем старт. В нижнем окне лога будет информация о ходе процесса.

Статья получилось какой-то слишком общей. Зато во второй части воды будет мало, зато будут основные команды управления модулем. На данный момент черновик уже весит в блокноте 12кБ.