KAmod LTE CAT1 z modułem A7670E-LASE (PL)

Opis

KAmod LTE CAT1 - HAT GSM/GPRS z modułem A7670E-LASE do Raspberry Pi
Moduł SimCom A7670E/A7672E to modem GSM/LTE CAT-1, który realizuje komunikację bezprzewodową w standardach: LTE-FDD, GPRS/EDGE, GSM, a dodatkowo obsługuje wiele funkcji sieciowych, m.in TCP/IP, FTP/FTPS, HTTP/HTTPS, SSL, MQTT. Sterowanie pracą modemu jest bardzo łatwe - służą do tego komendy AT przesyłane poprzez port szeregowy UART. Płytka KAmod LTE CAT1 zawiera wszystkie elementy niezbędne do działania modemu i umożliwia jego łatwe połączenie z komputerami serii Raspberry Pi oraz innymi podobnymi urządzeniami.

Podstawowe parametry

• Modem LTE CAT-1, który bazuje na module SimCom A7670E lub A7672E
• Pasma komunikacji bezprzewodowej LTE (4G): LTE-FDD B1/B3/B5/B7/B8/B20
• Pasma komunikacji bezprzewodowej GSM (2G): 900/1800 MHz
• Prędkość transferu danych LTE: max 10 Mbps (DL); max 5 Mbps (UL)
• Prędkość transferu danych EDGE: max 236,8 kbps; GPRS: max 85,6 kbps
• Obsługiwane funkcje i protokoły:TCP/IP, IPV4, IPV6, Multi-PDP, FTP/FTPS, HTTP/HTTPS, DNS, SSL, TLS, MQTT
• Obsługiwana karta SIM: Micro SIM 1,8/3,0 V
• Interfejs UART (3,3 V) do sterowania komendami AT
• Interfejs USB do podłączenia z komputerem PC (tworzy port szeregowy do sterowania komendami AT oraz urządzenie ECM - Ethernet Control Model lub RNDIS - Remote Network Driver Interface, jako łącze internetowe)
• Złącze audio in/out typu Jack 3,5 mm
• Zasilanie 5 V/2 A poprzez GPIO/USB-C
• Kompatybilny z płytkami Raspberry Pi/Zero, zawiera 40-stykowe złącze GPIO

Wyposażenie standardowe

Kod	Opis
KAmod LTE CAT1	Zmontowany i uruchomiony moduł
Zestaw montażowy	Zestaw śrubek oraz dystansów umożliwiający przykręcenie nakładki do płytki Raspberry

Funkcje przycisków

Funkcje przycisków zostały opisane w tabeli.

Przycisk	Funkcja
PWKEY (SW1)	Przyciśnięcie przycisku przez czas min. 50 ms powoduje włączenie modułu A7670E/A7672E - przejście do stanu normalnej pracy ze stanu wyłączenia. Przyciśnięcie przycisku przez czas min. 2,5 s powoduje wyłączenie modułu A7670E/A7672E - przejście do stanu Power OFF ze stanu normalnej pracy.
RESET (SW2)	Przyciśnięcie przycisku wymusza stan aktywny na wejściu RESET modułu A7670E/A7672E i powoduje jego wyzerowanie.

Przyciski realizują swoje funkcje równolegle z sygnałami PWK i RST ze złącza Raspberry Pi. Producent modułu A7670E/A7672E zaleca, aby nie ustawiać aktywnych sygnałów PWK i RST jednocześnie.

Moduł KAmod LTE CAT1 zawiera obwód automatycznego włączania modułu A7670E/A7672E po podłączeniu zasilania. Obwód ten generuje krótki impuls na linii PWK zaraz po podłączeniu zasilania. Aby dezaktywować ten obwód, należy przeciąć zworę oznaczoną J_APWK umieszczoną na spodzie płytki (strona bottom).

Funkcje kontrolek sygnalizacyjnych

Znaczenie kontrolek LED zostało opisane w tabeli, a ich rozmieszczenie pokazano na rysunku.

Kontrolka	Funkcja
PWR (D5)	Świecenie kontrolki LED sygnalizuje obecność napięcia zasilającego moduł A7670E/A7672E
STA (D3)	Świecenie kontrolki LED oznacza, że moduł A7670E/A7672E jest w stanie aktywnym
NET (D4)	Świecenie kontrolki LED oznacza stan wyszukiwania sieci GSM/LTE Miganie kontrolki LED sygnalizuje połączenie z siecią GSM/LTE

Połączenie z płytkami Raspberry Pi

Moduł KAmod LTE CAT1 jest przystosowany do połączenia z płytkami z rodziny Raspberry Pi oraz innymi podobnymi urządzeniami, które zawierają 40 stykowe złącze GPIO typu goldpin, zgodne z Raspberry Pi. Poprzez to złącze doprowadzane jest zasilanie do modułu oraz niezbędne sygnały sterujące, które zostały opisane w tabeli.

Sygnały sterujące są dostosowane do napięcia 3,3 V, prędkość komunikacji interfejsu szeregowego UART jest domyślnie ustawiona na 115200 bps.

Sygnał sterujący modułu A7670E/A7672E	Sygnał sterujący na płytce z rodziny Raspberry Pi (J1)	Funkcja
UART TXD (out)	RXD/GPIO15 (pin 10)	Wyjście szeregowe danych
UART RXD (in)	TXD/GPIO14 (pin 8)	Wejście szeregowe danych
RST - RESET (in)	GPIO18 (pin 12)	Wejście sygnału zerującego RESET, aktywne w stanie Hi
PWK - PWRKEY (in)	GPIO04 (pin 7)	Wejście sygnału aktywującego moduł, aktywne w stanie Hi

Linia zasilania	Funkcja
Zasilanie 5 V (in) (piny 2, 4)	Wejście zasilania 5 V z płytki Raspberry Pi
Zasilanie GND (in) (piny 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34, 39)	Masa zasilania (GND)

Nie wszystkie sygnały sterujące (TXD, RXD, PWK i RST) muszą być połączone z płytką Raspberry Pi. Sygnały będą dołączone, jeśli na szpilkach oznaczonych J2 będą umieszczone 4 zworki, tak jak na rysunku. Każda zworka odpowiada za inny sygnał. Zdjęcie zworki oznacza odłączenie sygnału od 40 stykowego złącza Raspberry Pi. Można np. zrezygnować z sygnałów PWK i RST, ponieważ płytka KAmod LTE CAT1 zapewnia odpowiedni reset i uruchomienie modułu A7670E/A7672E.

Płytkę KAmod LTE CAT1 należy dołączyć do 40 stykowego złącza szpilkowego GPIO dostępnego na płytkach z serii Raspberry Pi. W ten sposób dostarczane jest zasilanie oraz oraz dołączony jest port szeregowy UART, który umożliwia sterowanie z użyciem komend AT. Dla zachowania lepszej stabilności takiej konstrukcji, warto zastosować dodatkowe kołki dystansujące i śrubki.

Interfejs USB

Moduł A7670E/A7672E może działać jako ECM (Ethernet Control Model) lub RNDIS (Remote Network Driver Interface Specification), które w łatwy sposób tworzą połączenie z internetem dla urządzeń z systemem operacyjnymi Windows. Dla uzyskania takiej funkcjonalności należy płytkę KAmod LTE CAT1 połączyć z komputerem PC poprzez złącze USB-C. Po zainstalowaniu sterowników w systemie pojawi się kilka nowych urządzeń. Poprzez “AT Port” można przesyłać komendy AT do modułu.

Chwilowy pobór prądu modułu A7670E/A7672E może przekraczać nawet 2 A, dlatego należy upewnić się, że złącze USB, do którego podłączono płytkę KAmod LTE CAT1, dysponuje odpowiednią mocą. Należy stosować wyłącznie przewody USB dobrej jakości i długości do 0,5 m max. W przypadku problemów z komunikacją USB, warto sprawdzić działanie z odłączoną anteną LTE oraz/lub bez karty SIM.

Karta SIM

KAmod LTE CAT1 jest wyposażony w gniazdo na kartę Micro SIM, która ma wymiary 15x12 mm i działa w standardzie 1,8/3,0V. Kartę należy umieścić w gnieździe i delikatnie wcisnąć, aż do lekkiego kliknięcia. Aby wyjąć kartę, najpierw należy ją delikatnie wcisnąć i zwolnić nacisk - wtedy krawędź karty się wysunie i można ją wyciągnąć całą. Wszystkie operacje z kartą SIM należy wykonywać przy odłączonym zasilaniu płytki KAmod LTE CAT1 (czyli także płytki komputera RPi). Ścięta krawędź karty powinna być skierowana na zewnątrz płytki, tak jak pokazano na rysunku i zaznaczono na płytce.

Zasilanie

KAmod LTE CAT1 wymaga zasilania o napięciu 5 V i wydajności prądowej min. 2 A. W stanie aktywnym, gdy jest uruchomione połączenie z siecią LTE, ale nie są wykonywane żadne zadania, moduł pobiera prąd o wartości ok 30 mA. Jednak w trakcie transmisji danych chwilowy pobór prądu może wynosić ponad 2 A. Dlatego do prawidłowej pracy modułu KAmod LTE CAT1 wymagane jest zasilanie o chwilowej wydajności nie mniejszej niż 2 A.

Zasilanie może być doprowadzone poprzez 40 stykowe złącze GPIO typu goldpin (J1), zgodne z Raspberry Pi lub/oraz jednocześnie poprzez złącze USB.

Tryb serwisowy

Producent modułów A7670E/A7672E dostarcza swoje komponenty z najbardziej optymalnym oprogramowaniem firmware i nie zaleca jego uaktualniania. Wersję oprogramowania można sprawdzić za pomocą komendy ATI. Jednak na płytce KAmod LTE CAT1 zostały wyprowadzone styki JP1. Ich zwarcie umożliwia uruchomienie modułu w specjalnym trybie serwisowym przeznaczonym do aktualizacji firmware. W trakcie normalnego użytkowania nie należy zwierać styków JP1. Więcej informacji o aktualizacji firmware należy szukać na stronie producenta modułów A7670E/A7672E - SimCom - www.simcom.com.

Złącze Audio - SPK&MIC

KAmod LTE CAT1 umożliwia wykonanie standardowego połączenia głosowego, o ile zainstalowana karta SIM daje taką możliwość. Do złącza J4 należy dołączyć słuchawki i mikrofon z wtykiem Jack 3,5 mm - standardowy zestaw słuchawkowy, który umożliwia odsłuch i przesyłanie dźwięku pomiędzy stronami połączenia telefonicznego.

Antena LTE/GSM

KAmod LTE CAT1 działa w standardzie telefonii GSM (2G) oraz LTE (4G). Na płytce modułu znajduje się złącze typu U.FL (IPX), oznaczone LTE, do którego należy dołączyć antenę przeznaczoną do pracy w GSM/LTE.

Sterowanie komendami AT

Moduły A7670E/A7672E są sterowane za pomocą tzw. komend AT przesyłanych poprzez port szeregowy UART. Każda komenda zaczyna się znakami “AT” i jest zakończona znakiem <CR> (hex 0x0D), któremu odpowiada klawisz ENTER na klawiaturze komputerowej. Niektóre parametry, m.in. nazwy i numery telefonów, rozpoczynają się i kończą znakiem " (double quote - hex 0x22). Komendy można wpisywać przy użyciu dowolnego programu typu terminal, np Putty lub Minicom.

Wykaz wszystkich komend AT z opisem można znaleźć tu: <A76XX_Series_AT_Command_Manual_V1.09.pdf> W dalszej części opisu zostały zaprezentowane niektóre komendy AT umożliwiające wykonanie podstawowych zadań oraz wybrane funkcje modemu A7670E/A7672E.

Podstawowe parametry

• AT - komenda testowa, jeśli moduł działa prawidłowo, zostanie odesłana odpowiedź:
OK

• ATI - odczyt podstawowych informacji, zostanie odesłana odpowiedź podobna do tej:
Manufacturer: INCORPORATED
Model: A7670E-FASE
Revision: A7670M7_V1.11.1
IMEI: 863957078398663
+GCAP: +CGSM,+FCLASS,+DS

• AT+CPIN? - sprawdza status kodu PIN dla karty SIM, jeśli PIN nie jest wymagany zostanie odesłana odpowiedź:
+CPIN: READY
Jeśli PIN jest wymagany, należy użyć komendy AT+CPIN=<pin do karty sim>

• AT+CSQ - pozwala odczytać poziom sygnału antenowego (tzw. zasięg sieci), zostanie odesłana odpowiedź podobna do tej:
+CSQ: 23,99
Pierwszy parametr (23) to poziom sygnału (RSSI), gdzie:
0 = -113 dBm lub mniej; 31 = -51 dBm lub więcej.
Drugi parametr określa poziom błędów (bit error rate), gdzie:
0 = 0,01% lub mniej; 7 = 8% lub więcej; 99 = brak informacji

• AT+CREG? - sprawdza status połączenia z siecią GSM/LTE, zostanie odesłana odpowiedź podobna do tej:
+CREG: 0,1
Drugi parametr określa status połączenia, istotne wartości to:
0 = brak połączenia; 1 = połączenie aktywne; 2 = wyszukiwanie operatora; 3 = podłączenie do sieci nieudane

• AT+COPS? - odczytuje nazwę operatora sieci, odsyła odpowiedź podobną do tej:
+COPS: 0,0,"Orange",7

Połączenie głosowe

• ATD<pełny numer telefonu>; - rozpoczyna połączenie głosowe z wybranym numerem telefonu. Numer musi być wpisany z prefiksem (np. +48 dla Polski). Na końcu musi być średnik (;). Przesyłane odpowiedzi będą zawierały informacje o przebiegu połączenia.

• ATA - pozwala odebrać przychodzące połączenie głosowe. Przychodzące połączenie będzie sygnalizowane wysłaniem kilku komend, m.in:
+CLIP: "+48123456789",145 - informuje o numerze telefonu, z którego pochodzi połączenie.
RING - oznacza sygnał dzwonienia.

• ATH - przerywa aktualne połączenie głosowe

• AT+COUTGAIN=7 - zwiększa głośność w słuchawce do poziomu 7 (7 = max, 0 = min)

• AT+CMICGAIN=7 - zwiększa czułość mikrofonu do poziomu 7 (7 = max, 0 = min)

Wysłanie wiadomości SMS

• AT+CSCA? - sprawdza ustawiony numer centrum wiadomości. Dla operatorów dostępnych w Polsce mogą to być następujące numery:
Orange: +48602951111
Play: +48602295000
Plus: +48601000310
T-Mobile: +48602951111 (tak samo jak Orange)
Informację na ten temat należy potwierdzić u operatora obsługującego kartę SIM. Numer można ustawić komendą AT+CSCA="<pełny numer centrum wiadomości>"

• AT+CMGF=1 - włącza tryb tekstowy, pozwala zapisać i odczytać treść wiadomości w postaci zwykłego tekstu

• AT+CSCS="GSM" - ustawia zestaw znaków (character set)

• AT+CMGS="+48123456789" - ustawia numer odbiorcy wiadomości. Po potwierdzeniu znakiem <CR> (klawisz Enter) zostanie przesłany znak >, który sygnalizuje, aby wpisać treść wiadomości. Po wpisaniu treści należy potwierdzić operację znakiem <1A> (odpowiada kombinacji klawiszy Ctrl + Z), lub anulować znakiem <1B> (klawisz ESC). Jeśli proces przebiegł prawidłowo wiadomość SMS zostanie wysłana, a w terminalu zostanie odesłana odpowiedź podobna do tej:

+CMGS: 15
Parametr 15 to numer wiadomości w pamięci modemu.

Odczytanie wiadomości SMS

• AT+CMGR=4 - powoduje odczytanie wiadomości, która zajmuje 4 miejsce w pamięci wiadomości. Zostanie odesłana odpowiedź podobna do tej:
+CMGR: "REC UNREAD","+48123456789","","25/03/23,23:51:43+4"
Test
OK
Co oznacza, że: “REC UNREAD” - wiadomość nie była wcześniej odczytana, po odczytaniu wiadomości, jej status zmieni się na “REC READ”
"+48123456789" - numer nadawcy wiadomości
"25/03/23,23:51:43+4" - data i godzina odebrania wiadomości
Test - treść wiadomości

• AT+CMGD=4 - spowoduje usunięcie wiadomości, która zajmuje 4 miejsce w pamięci wiadomości

• AT+CNMI=1,2,0,0,0 - po wysłaniu tej komendy, nowe wiadomości SMS będa automatycznie odczytywane - za każdym razem pojawi się informacja podobna do tej:
+CMT: "+48123456789","","25/08/13,10:20:18+8"
Test Test