【应用】龙尚4G通信模组U9300C在4G DTU中的应用，内置MQTT协议，上行速率高达50Mbps

时间： 2021-03-24 来源：世强

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4G DTU传输速率高，数据量大，支持TCP和UDP报文格式，以及传输视频数据，在工业物联网中应用中已逐渐取代GPRS DTU。在近期开发的一款工业级的4G DTU中，采用MT7688主控芯片，内置4G通讯模组，并配置RS485、RS232、wlan接口，实现本地设备向云端数据透传，其系统原理图如图1所示。

图1. 4G DTU系统原理图

该DTU采用MT7688主控芯片，通过RS485、RS232、wlan接口与上位机通讯，通过USB接口与4G模组进行通信和控制。在本项目中， 4G 通讯模组选择LONGSUNG（龙尚）公司的U9300C 7模4G模组，该模组支持LTE TDD/LTE FDD/ UMTS/EVDO/TD-SCDMA/GSM/GPS，支持移动/联通/电信 4G/3G/2G以及所有网络制式下的通话和数据通信业务。其下行可达150Mbps，上行可达50Mbps（FDD-LTE/TDD-LTE网路），满足DTU对数据带宽的要求。同时该模组支持GNSS定位功能，便于云端监控大屏直接通过GIS地理信息系统显示。U9300C通讯单元原理图如图2所示。

图2.U9300C通讯单元原理图

如图2所示， U9300C通信单元主要分为电源部分、SIM卡座电路、RESET(复位)电路、USB通信电路几个功能部分。设计时应注意：

电源部分。U9300C在数据传输时，瞬间发射具有高达2A的电流峰值，当VBAT端电压支撑不足时，会造成模组供电电压过低关机，所以在设计时VBAT端应并联2200uF的大容量贴片铝电解电容，同时采用33pF、0.1uF、10uF的MLCC电容组合滤波，滤除前级DC/DC电路引入的差模干扰。在该设计中,VBAT电压保持在3.8V左右。
复位电路。U9300C通过RESET引脚进行复位，RESET引脚拉低时间T为130mS<T<1000mS时，进入RESET状态。设计时RESET引脚上拉模块电压（3.8V）后，直接接入MT7688的GPIO口（注：实际使用时，需要增加ESD二极管，防止电压超过MT7688的GPIO口最高电压，如并联击穿电压为3.5v的ESD二极管），GPIO口应设置为输入内部上拉的工作方式，串联10R的电阻可以起到滤波和限流的作用。
USB电路设计时增加共模滤波器可以有效的消除传输线的干扰，提高通信质量，在本次设计中选用90Ω@100MHz 共模滤波器DLP11SN900HL2L。同时D+/D-串联10Ω的匹配阻抗，该阻抗值需要在实际的PCB设计中根据传输线的长度、layout方式进行仿真设计。

整个U9300C通过MINI PCI-E接口与MT7688进行通信，MT7688安装linux内核，通过加载LONGSUNG公司提供的USB-linux驱动来完成U9300C的初始化工作。同时LONGSUNG公司提供了该模组的参考例程，方便用户的开发。该4G-DTU硬件如图3所示：

图3. U9300C 硬件实物图

在DTU 4G的长时间、大数据量传输测试试验中，U9300C传输稳定，丢包极少，满足产品的实际应用要求。

U9300C在DTU中的产品优势如下：

下行可达150Mbps，上行可达50Mbps，数据传输稳定可靠。
支持多种制式，包括GPRS、GPS等，使得DTU在各种网络环境下都能传输数据。
内置多种丰富的协议，包括MQTT，TCP,UDP,HTTP等，降低产品的开发难度
完备的开发资源，如模块的USB驱动，设计原理图参考等，加速产品的开发上市。

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型号- 2SK2225-80-E,TFLEX HD300,CMS-R010-1.0,U9507C,TPCM 780,10-FZ074PA0XXSM-LXXXF08,SPFJ160,PS9402,BVE-A-R002-1.0,MLX91208,10-FZ07ANAXXSM-LE2XL08,PS9031,LSIC2SD120E30CC,SI8235BD-D-IS,SI8233BD-D-IS,10-FZ071SA050SM02-L524L18,KSU60D60N,92ML,10-FZ07ANA75SM-LE28L08,10-FZ07ANA150SM-LE20L08,0505030.MX52LEP,RC12-6-01LS,10-FY074PA100SM-L583F08,10-FZ071SA100SM02-L526L18,SMBJ18CA,ADP32F12A,PS9531L3,10-FZ071SA075SM02-L525L18,RBN75H65T1GPQ-A0,C4D30120D,KSF60F60B,SID1152K,SI8621BD-B-IS,10-FZ07ANA100SM-LE29L08,10-FZ074PA050SM-L624F08,10-FZ074PA075SM-L625F08,SGM2019

ISABELLENHUETTE,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,ADVANCECHIP,RENESAS,VINCOTECH,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,LONGSUNG,KYOCERA,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - 优选器件方案 - V1.1

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型号- PM5320,MU990 C,U9507C V3,PM5160,MU960 X,U9507C SGCC,H27,EX520C,EX510CE,U9507C ATA,G66MB,M7630C,G68MB,V9700,U9507X,M5700-D,EX531E,E7906X,M7080G,A8901,MU8970X,EX620C,EX511C,A9600 R2,A9600 R3,VX610,M7630C R2,M5700,G68D,U9507C AT,PM5300,E9720,EX530C,EX651C,U9507C V2C,U9507C V2A,M5750,MU8580X,M5720 R3,PM5310,MU960 V2C,MU8906CE,M5720 R2,E9510,E7906X-M2,MU8500X,EX630C,PM5150,EX610C,E7912X,U9300C,M5700-D2,E9730C,M5720,M7026,MU8908X,E7912X-M2,M7025

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型号- USR-S100-WS4W-CA,USR-SDR050-L,N520,USR-DR512,USR-SF1008,USR-SF1005,USR-PLCNET-510,USR-DR514,USR-DL216-L,USR-ISG008P,USR-LG206-L,IO0080,USR-DR185,IO808(CAT-1),USR-S100-GU4D-CA,N510,USR-ISG,USR-N520,USR-W610,USR-IO34,USR-IO0440,AC1000,USR-DR504,USR-DR502,IO808(EWR),USR-G805S,USR-M100-HM,USR-S100-GU4G-CA,USR-ISG208P-SFP,USR-G806R,DR185,N540,USR-D24-15,USR-M300,USR-N510,USR-DR134,USR--TCP232-30X,USR-DR132,USR-TCP232-T0,USR-TCP232-T1,USR-G780S,USR-ISG005,AP520X,USR-G806W,IO424T-EWR,USR-TCP232-E2,USR-G806S,WH-L101-L,USR-N580,ST515N,NR310I,USR-G780,USR-G781,IO808,USR-DR404,USR-DR206-L,USR-ISG系列,USR-D12-54,USR-S100,USR-DR152,USR-K5,USR-G817,USR-W660,USR-IO0404,WH-GM800,USR-N5X0,USR-DR154,USR-SG,USR-D24-36,USR-SG系列,G810,USR-PLCNET-310,USR-G771,WH-GM5,USR-DR30X,ST508E,G817,G816,USR-G816,AP530X,USR-G815,USR-TCP232-ED2,USR-G809,USR-S100-GU4H-CA,IO0440,USR-IO8000,USR-DR13X,USR-DR302,USR-DR301,AP310I,USR-TCP232-S1,USR-IO4040,USR-IO0080,NR530X,USR-TCP232-304,USR-G805,USR-M100-ARD,USR-S1210P,G806W,USR-LG210-L,USR-M100,USR-S100-WL4J-CA,USR-FQ610,USR-EG818,USR-PLCNET-210,USR-N668,USR-D24-60,USR-W630S,USR-LG207-L,USR-D12-24,AC200,IO424T-CAT-1,USR-N540,WH-LTE-7S1,WH-LTE-7S0,USR-IO34(CAT-1),USR-SG1008,USR-D12-15,N580,USR-SG1005,USR-TCP232-410S,NR520X

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型号- SIM7600NA,A7670C-R2系列,S2-10C4C,M5700 R2,A7630C R3系列,SIM7500JC,A7680C R5 SERIES,SIM7500JE,A7630C SERIES,7670X系列,SIM7500,1606系列,A7600XR2,A7630C系列,S2-10ARJ,SIM7500SA,M5700 SERIES,S2-10ARL,A7680C系列,M5700 R2 SERIES,A7680C-LAAL,A7600C1系列,SIM7670X,A7690C,A7680C R2 SERIES,A7670ER2,A7680C-LAAS,A7600C1R3,A7690C R3系列,A7600C1R2,A7680C R2系列,S2-10CW9,A7680CR3,S2-10CW5,S2-10CW6,A7680CR5,S2-10CW8,A7670X R2 SERIES,A7680CR2,X7690C,7670X,A7670C-BANS,A7680C-LNNY,S2-10CWF,S2-10CWG,A7680C-LNNV,SIM7500V,S2-10CWA,A7690CR2,SIM7500X,S2-10CWC,S2-10CWD,A7680C R2,M5780C,S2-10D96,S2-10CWV,A7670C-MANV,A7670C-MANS,S2-10D98,S2-10CWW,S2-10CWX,A7680C R5,S2-10D92,A7670G系列,S2-10D94,A7680C,A7600C1-MASE,SIM7500A,A7630C-LANS-DS,SIM7605E,A7600C1,A7600X,A7690C-LANS,A7680C R5系列,A7690C-LANV,M5720,A7670X R3 SERIES,SIM7500E,A7630C-LANS,M5700R2,A7600C1-LASC,SIM7600E,M5720 R2 SERIES,A7670SA 系列,A7600C1-LASE,A7630C R5系列,A7680C-LANY,A7670C-LANY,A7630C-LANV,SIM7600A,A7670C-LANV,A7630C-LANY,A7630C-LNXV,A7600C1-LASL,A7690C-LANY,A7690C-LNXV,SIM7500X SERIES,A7630C-LNXY,A7690C-LNXY,A7670E 系列,A7600C1 R3系列,A7600C1-LASS,S2-10D39,S2-10D34,TBD,SIM7600G,SIM7670,S2-10D3K,A7670G,X7630C,A7670SA,A7670E,A7670C-MNNY,A7670C-MNNV,A7670CR5,SIM7600SA,A7670X R2系列,A7670CR2,A7670CR3,A7630C,SIM7670NA,A7670C R5系列,M5760 R3,A7670C R5,A7670C R3,A7680C-LANV,M5720 SERIES,M5700,S2-10D3R,A7690C系列,A7680C-LANS,S2-10D3L,S2-10D3M,S2-10D3N,A7630C R3,A7670C-FANS,A7600ER2,M5720R2,SIM7670 SERIES,A7630C R5,A7670C-LNNV,A7690C R2,A7670C-R2,SIM7600系列,A7690C R3,S2-10AP8,A7670SAR2,A7600C1 R2系列,SIM7605,SIM7670G,A7670C-LNNY,SIM7600X SERIES,S2-10AP7,SIM7670E,A7670X R2,A7680C-MANV,A7670X R3,S2-10AP2,SIM7600,A7670X R5,A7680C-MANS,A7600C1 R3,A7600C1 R2,A7600X SERIES,A7680C-MNNV,M5720 R2,A7680C-MNNY,A7630CR5,A7670X R3系列,A7630CR3,X7630C SERIES,SIM7600X,A7690C R2系列,A7670XR2,SIM7500AD,S2-10APR,S2-10APS,A7670C-LANS,1606,A7670X R5 SERIES

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