【应用】ATGM336H-5L系列定位模组在燃气远程阀门控制器中的应用

时间： 2019-06-18 来源：世强

近期应客户要求升级一款燃气远程阀门控制器，该控制器原先仅有GPRS通讯功能，该通讯方式可通过网络基站对设备进行粗略的定位，对于其管理平台的设备地图标定来说，定位精度太差，无法通过网络基站定位确定设备具体位置，因此在本次设备升级中需要增加卫星定位功能，配合云端的设备地图精确的定位设备位置，便于设备的维护。

客户原先的控制器由“控制器板+可插拔通讯模块”的方式组成，原板子实物如下图1所示，在升级的过程中不能对控制器板硬件做改动，因此在本次升级过程中只能在“可插拔通讯模块”中想办法实现客户要求的功能，而可插拔的通讯模组与“控制器板”之间则采用下图2所示的接口方式；

图1 升级前“控制器板+可插拔通讯模块”实物

图2 可插拔通讯模组与控制器板接口定义

升级设计过程中可用的接口如上图2所示，接口包含一组用于GPRS通讯的串口（USART_X、USART_RX）、一组预留I2C（I2C0_SDA、I2C0_SCL），以及三个通用IO接口（PB2-1、PA1-1和用于GPRS模块状态的SIM_STATUS），鉴于可用接口限制，因此在原有的GPRS基础上增加卫星定位功能，可选的方案比较受限，其一是选择一种采用I2C接口的卫星定位模组，这种接口的模组较少，不在优先考虑范畴，其二是想办法通过串口实现GPRS及卫星定位功能，本设计中选用这种方案，通过串口完成GPRS+卫星定位模组与控制器板之间的通讯功能，而一个串口无法同时与两个串口模组进行通讯，因此这里增加一片MCU芯片完成转换连接，其系统构成框图如下图3所示：

图3 升级方案系统框图

如上图3所示，本文就升级过程中新增的卫星定位模组做一些设计说明，相比原有的单一功能GPRS模组，本次升级在这个模组基础上增加了一卫星定位模组、MCU芯片、EEPROM芯片，至于原有的GPRS模组的元器件不做改动，这里新增的卫星定位模组选用杭州中科微电子的ATGM336H-5L系列模组（具体使用型号为ATGM336H-5N31，该型号支持GPS和BDS，另一种型号ATGM336H-5N11仅支持GPS）。

ATGM336H-5L系列模块是 9.7mm x 10.1mm 尺寸的高性能、低功耗 GPS 定位导航模块系列的总称。该系列模块产品基于中科微第四代低功耗 GNSS SOC 单芯片—AT6558，支持多种卫星导航系统，包括中国的 BDS（北斗卫星导航系统），美国的GPS，俄罗斯的 GLONASS，欧盟的 GALILEO，日本的QZSS 以及卫星增强系统SBAS（WAAS，EGNOS，GAGAN，MSAS）。AT6558 是一款真正意义的六合一多模卫星导航定位芯片，包含 32 个跟踪通道，可以同时接收六个卫星导航系统的 GNSS 信号，并且实现联合定位、导航与授时，该模组功能框图如下图4所示：

图4 ATGM336H-5L 系列模块功能框图

该模块具有出色的定位导航功能，支持 GPS 卫星导航系统的单系统定位，支持 A-GNSS ，冷启动捕获灵敏度可达-148dBm，跟踪灵敏度为-162dBm ，定位精度：2.5 米（CEP50），首次定位时间为32 秒，模组内置天线检测及天线短路保护功能；除此之外，该型模组还具有较好的低功耗特性：连续运行功耗＜15mA（@3.3V 单系统定位）（TBD），低功耗 ON/OFF 关断模式为40uA，待机电池备份模式为10uA ，串口命令进入低功耗模式为40uA。

确定模组之后，根据模组数据手册提供的参考电路，我们设计如下图5所示的电路，ATGM336H-5L模组主要外围电路参考数据手册的应用电路即可；对于供电而言，因从通讯扩展接口提供供电电压为5V（VCC-IN_5V），而ATGM336H-5L模组及新增的MCU供电均为3.3V，因此这里采用一颗圣邦微的LDO芯片（型号为SGM2019-3.3）用于给ATGM336H-5L模组供电（提供BDS_3.3V电压），然后通过新增MCU对ATGM336H-5L的主电源/备用电源进行控制，这里采用IO接口控制PMOS的方式实现（MCU控制模组整体的供电），对于ATGM336H-5L模组的复位引脚（nRESET）和模块关断控制引脚（ON/OFF）同样采用MCU的IO接口进行控制，最后将模组的串口（TXD0、RXD0）与MCU的串口进行连接即可完成整体的设计，这些接口在设计的时候，考虑到MCU端口保护，故而在线上串联一个小电阻以提升MCU端口防护（图中串联的51Ω电阻，可以也可以使用22Ω）。

图5 ATGM336H-5L型BDS/GNSS模组应用原理图

完成升级设计的板图如下图6、图7所示：

图6 完成升级设计的通讯扩展模块板图

图7 通讯扩展模组与原有控制器板安装板图

ATGM336H-5L模组数据手册参考：https://www.sekorm.com/doc/1029078.html

SGM2019-3.3型LDO芯片选型参考：https://www.sekorm.com/doc/41588.html

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