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1、概述
EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块是 PCI Express Mini Card 1.2 标准接口 LTE 模块。本文章主要讲解了如何驱动EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块的硬件电路设计，主要包含有：
- 电源设计
- 通讯接口
- SIM卡的防护
1.1、EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块引脚分配
1.2、EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块引脚描述
| 引脚号 | miniPCIE引脚名 | 模块引脚名 | I/O | 功能描述 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | WAKE# | MIC_P | AI | 模拟音频输入正端 | 不用则悬空 |
| 2 | 3.3Vaux | VBAT | PI | 3.3V~3.6V 电源输入 | |
| 3 | COEX1 | MIC_N | AI | 模拟音频输入负端 | 不用则悬空 |
| 4 | GND | GND | 地 | ||
| 5 | COEX2 | SPK_P | AO | 模拟音频输出正端 | 不用则悬空 |
| 6 | 1.5V | NC | |||
| 7 | CLKREQ# | SPK_N | AO | 模拟音频输出负端 | 不用则悬空 |
| 8 | UIM_PWR | USIM_VDD | PO | (U)SIM 卡供电电源 | |
| 9 | GND | AGND | 模拟音频地 | ||
| 10 | UIM_DATA | USIM_DATA | IO | (U)SIM 卡数据信号 | |
| 11 | REFCLK- | VDD_EXT | PO | 1.8V 输出电源 | |
| 12 | UIM_CLK | USIM_CLK | DO | (U)SIM 卡时钟信号 | |
| 13 | REFCLK+ | RESERVED | 预留 | ||
| 14 | UIM_RESET | USIM_RST | DO | (U)SIM 卡复位信号 | |
| 15 | GND | GND 地 | |||
| 16 | UIM_VPP | RESERVED | 预留 | ||
| 17 | RESERVED | RESERVED | 预留 | ||
| 18 | GND | GND | 地 | ||
| 19 | RESERVED | WAKEUP_IN | DI | 模块睡眠控制引脚 | 低电平允许模块进入睡眠 |
| 20 | W_DISABLE# | W_DISABLE# | DI | 飞行模式控制 | 低电平有效 |
| 21 | GND | GND | 地 | ||
| 22 | PERST# | PERST# | DI | 复位控制引脚 | 低电平有效 |
| 23 | PERn0 | UART_RXD | DI | 模块串口接收数据 | |
| 24 | 3.3Vaux | VBAT | PI | 3.3V~3.6V 电源输入 | |
| 25 | PERp0 | UART_RTS | DO | 模块请求发送 | |
| 26 | GND | GND | 地 | ||
| 27 | GND | GND | 地 | ||
| 28 | 1.5V | UART_CTS | DI | 模块清除发送 | |
| 29 | GND | GND | 地 | ||
| 30 | SMB_CLK | UART_DCD | DO | 模块载波检测 | |
| 31 | PETn0 | UART_TXD | DO | 模块串口发送数据 | |
| 32 | SMB_DATA | WAKEUP_OUT | DO | 模块睡眠指示 | 低电平有效 |
| 33 | PETp0 | PERST# | DI 复位控制引脚 | 低电平有效 | |
| 34 | GND | GND | 地 | ||
| 35 | GND | GND | 地 | ||
| 36 | USB_D- | USB_DM | IO | USB 差分信号（-） | 90Ω 差分特性阻抗 |
| 37 | GND | GND | 地 | ||
| 38 | USB_D+ | USB_DP | IO | USB 差分信号（+） | 90Ω 差分特性阻抗 |
| 39 | 3.3Vaux | VBAT | PI | 3.3V~3.6V 电源输入 | |
| 40 | GND | GND | 地 | ||
| 41 | 3.3Vaux | VBAT | PI | 3.3V~3.6V | 电源输入 |
| 42 | LED_WWAN# | LED_WWAN# | OC | 网络状态指示灯 | |
| 43 | GND | GND | 地 | ||
| 44 | LED_WLAN# | USIM_PRESENCE | DI | (U)SIM 卡插入检测 | |
| 45 | RESERVED | RESERVED | 预留 | ||
| 46 | LED_WPAN# | UART_DTR | DI | DTE 准备就绪，可用来唤醒模块 | |
| 47 | RESERVED | RESERVED | 预留 | ||
| 48 | 1.5V | NC | |||
| 49 | RESERVED | RESERVED | 预留 | ||
| 50 | GND | GND | 地 | ||
| 51 | RESERVED | RESERVED | 预留 | ||
| 52 | 3.3Vaux | VBAT | PI | 3.3V~3.6V 电源输入 |
2、电源接口设计
EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块使用 VBAT 供电。 在 EGSM900 模式下，瞬间峰值电流最大可能达到2.0A。 为防止电压跌落到 3.3V 以下，使用开关电源或 LDO 时需要能够提供至少 2.0A 电流， 建议在模块供电端口处加一个容值大于470µF 的钽电容或电解电容。若使用开关电源给模块供电，开关电源的功率器件、电源走线应尽量避开天线部分，以防止 EMI 干扰。
2.1、一级总电源设计
本设计整体采用宽电压输入6-36V，一级电源采用LM2596稳压至5V，最大可以提供3A的电流。足够整个系统，包括网络模块的正常供电需求。
2.2、二级网络模块电源设计
下图给出了使用 LDO 给网络模块供电的电源电路参考设计。 其中 R7 和 R9 两颗电阻精度为 1%，电容 C17需要选用低 ESR 的 470µF 滤波电容。
2.3、二级1.8V电平电压转换电源设计
由于EC20串口的电压域是1.8V，不能直接与MCU的3.3V的串口通讯，短期可能没什么影响，但是长期会降低EC20的使用寿命。采用AMS1117进行5V到1.8V的电平转换
对于EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块的电源来说，包含上述三种电源。
3、串口通讯接口电路设计
EC20 R2.1 Mini PCIe-C 模块支持 1 路带 RTS/CTS 硬件流控功能串口。该串口可支持 9600bps、19200bps、 38400bps、 57600bps、 115200bps 和 230400bps 波特率，默认波特率为 115200bps。EC20串口的电压域是1.8V，不能直接与MCU的3.3V的串口通讯，因此需要在1.8V和3.3V之间进行电平转换。
4、SIM卡电路设计
在SIM电路设计中，一定要注意进行静电防护，不然在实际项目应用中，会出现检测不到SIM卡的现象。
为了提高USIM卡电路的可靠性和稳定性，在电路设计中须注意以下几点：
- USIM 卡座靠近模块摆放，尽量保证(U)SIM 卡信号线布线长度不超过 200mm。
- SIM 卡信号线布线远离 RF线和电源线。
- 为防止 USIM_CLK 和 USIM_DATA 信号相互串扰，两者布线不能太靠近， 并且在两条走线之间需增加地屏蔽。
- 为确保良好的 ESD 性能，建议(U)SIM 卡的引脚增加 TVS 管；建议选择的 TVS 管寄生电容不大于15pF。
- USIM_CLK、 USIM_DATA、 USIM_RST 走线上串联 22Ω 的电阻，可以抑制EMI，增强ESD防护； 同时，并联33pF 电容可有效滤除 EGSM900 射频干扰，这些阻容器件应尽量靠近(U)SIM 卡座放置。
- USIM_DATA上的上拉电阻有利于增加(U)SIM 卡的抗干扰能力； 当(U)SIM卡走线过长，或者有比较近的干扰源的情况下，建议靠近卡座位置增加上拉电阻。
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结束
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