GPIO(PWM)接口与USB及SIM卡接口

GPIO(PWM)接口与USB及SIM卡接口 一．接口引脚分布

如图一所示，模块第57~59脚（LED1~LED3）是GPIO口，第60~63脚是USB接口， 而第64~68脚则是SIM卡接口。

图一 接口引脚分布

二．GPIO(PWM)接口分析

LED1~LED3是从模块内的电源管理单元PMU引出来的，是开漏极输入输出接口 （open-drain input/output），电流驱动能力达100mA，对一般的驱动电路而言足矣。

开漏极结构示意图如图二所示：Control信号从处理器出来提供最原始的驱动，实现对NMOS管的开和关控制，从而使得GPIO口具有大电流驱动能力。

图二 开漏极结构示意图

就我们模块的应用而言，我们定义LED1为LCD背景灯驱动脚，LED2为键盘灯或免提灯驱动脚，而LED3为镍氢电池的PWM充电控制脚。LCD背景灯和键盘灯的控制都可以看作是对LED灯的亮灭和亮度控制，应用示意图如图三所示：

图三 LED灯驱动示意图

了解MOS管特性的人都应该知道，MOS管可以当作一个很好的开关使用，在这里我们就利用了其开关功能。当Control端被软件置高或低电平时，NMOS管就被打开

或关闭，实现对LED灯亮灭的控制。而要实现LED灯的亮度控制，则要开启PWM控制模式了，就是Control端受软件频繁周期性的控制时，例如每秒几千次，使肉眼无法察觉；同时通过控制管子开和关的时间比例（占空比），实现了LED灯亮度的调节。

占空比 = t / T

图四 占空比示意图

PWM充电的控制方式，原理也很类似，应用结构图如图五所示：

图五 PWM充电结构示意图

需要注意的是，若我们要用PMOS管去替代图五中的Q1，我们则要在PMOS管的栅极加上拉电阻，因为我们的GPIO引脚是开漏极的，而MOS管是电压控制型的，需要栅极上有电压的变化，但是开漏极的接口决定GPIO不能输出电压变化的电平，而需要借助上拉结构来实现。图六中R3就是一个上拉电阻。

图六 需要上拉电阻的示例

三．USB接口分析

USB接口接线是比较简单的，只有USB电源VBUS、数据线DP和DM，以及地GND 四根线，只要按照接口标准把USB座子的引脚接到模块对应的引脚就可以了，剩下的事情就由USB协议来处理了。但是我们不能做得过于简单，USB接口是个裸露在外的接口，容易受到静电的打击而损坏，所以应该在数据线接上ESD保护器件，甚至在VBUS线上也应加一个。 要使得模块TD520的USB口能被使用，VBUS电源线有5V左右的电压是首先要保证的，否则模块不能识别USB插入，就不会唤醒USB通信功能。其次，还要保证接口的所有线路不会短路，也不会断路，而且一一对应接好，那么USB的硬件就算基本没有问题了；除非你的USB数据线或电脑的USB口有问题了，或者模块的USB接口被静电击坏了。

图七 USB接口电路图

四．SIM卡接口分析

SIM卡接口电路如图八所示，只要连线正确，加上适当的ESD保护器件和滤波电容，SIM卡的问题也不会太多了，还有就是要保证卡座与卡的接触良好。需要提一提的是SIM_IO数据线要接个10K的电阻上拉到SIM_VDD。

还有一点就是做兼容设计，例如新疆的SIM卡，本身的引脚会被调整，把IO脚调到VPP脚了，而原来的IO脚被接到地了，因此要做一款能同时支持普通卡和新疆卡的设计而不需重新画板的话，就要做兼容设计了。图八中R4和R401就是为了适应新疆的卡而预留的，到时只需把R4和R401贴上 ，去掉R3就可以了。像这样只需更换一下BOM的兼容设计，方便而且高效，何乐而不为呢！

图八 SIM卡接口电路

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pooa.html