№5 / 2017 / статья 7

С дополнительным ARM-контроллером для разработчика: сотовые модули WP от Sierra Wireless

Владимир Бобрович (КОМПЭЛ)

«Умные» сотовые модули WP производства Sierra Wireless на базе чипсета Qualcomm и процессора приложений на ядре ARM Cortex A5 работают почти во всех известных в мире стандартах и частотных диапазонах, позволяют подключить две СИМ-карты, различные датчики и периферийные устройства, а также, благодаря операционной системе Legato на базе Linux, позволяют разработчикам не только воспользоваться богатой библиотекой приложений, но и написать собственное или перекомпилировать всю систему.

Компания Sierra Wireless (SW) выпустила первый сотовый модуль в 1997 году. В настоящее время SW является крупнейшим производителем сотовых модулей и модемов, модулей Wi-Fi и Bluetooth, а также роутеров и шлюзов. Еще одним успешным направлением деятельности SW является ее облачная платформа AirVantage для Интернета вещей (IoT). Для того чтобы различные IoT-устройства могли легко соединятся с сотовыми сетями по всему миру, компания SW разработала и продвигает Smart SIM – мультиоператорные SIM-карты.

WP – серия сотовых модулей

AirPrime WPxxxx позиционируются как «умные» (Smart) модули, так как они содержат в составе чипсета мощный ARM-контроллер, на котором работает операционная система Legato, базирующаяся на Linux. Это позволяет создавать приборы и системы без использования дополнительного внешнего контроллера, что упрощает и ускоряет разработку.

Основные особенности модулей серии WP:

  • работа в сетях 2G/3G/4G;
  • процессор приложений;
  • приемник GPS/GLONASS;
  • режимы работы с ультранизким потреблением;
  • встроенный Linux (Legato);
  • поддержка облака AirVantage;
  • быстрый старт с отрытым проектом референс-дизайна mangOH;
  • универсальный форм-фактор CF3, одинаковый для всех модулей серии WP и HL;
  • разъем (сокет) для CF3, чтобы устанавливать модули без пайки.

Стандарты связи и диапазоны рабочих частот

В серию WP (рисунок 1) входят модули, которые работают в сотовых сетях стандартов GSM, CDMA, UMTS, LTE и почти во всех используемых в мире частотных диапазонах. Для применения в России предназначены модули WP7502 (4G LTE) и WP8548 (3G UMTS), их основные технические характеристики перечислены в таблице 1.

Рис. 1. Модули Sirerra Wireless серии WP

Таблица 1. Серии знакосинтезирующих ЖК-дисплеев МЭЛТ

Параметр Серия
WP7502 WP8548
Стандарты связи 2G: GSM/GPRS/EDGE; 3G: UMTS/HSPA+; 4G: LTE (FDD) 2G: GSM/GPRS/EDGE; 3G: UMTS/HSPA+
Максимальная скорость приема/передачи данных, Мбит/с 100/50 (LTE R9 Cat-3) 42/5.76 (HSDPA/HSUPA)
4G-диапазоны частот FDD, МГц 800/900/1800/2100/2600 (B20/B8/B3/B1/B7)
3G-диапазоны частот, МГц 900/2100 800/850/900/1900/2100
2G-диапазоны частот, МГц 900/1800 850/900/1800/1900
GNSS-диапазоны частот, МГц 1575,42 (GPS/Galileo); 1597,52…1605,92 (GLONASS)
Чипсет MDM9215 (Qualcomm) MDM8215 (Qualcomm)
Операционная система Legato (Linux)
Напряжение питания, В 3,7 (номинальное, допустимый диапазон: 3,4…4,3)
Максимальный ток потребления, А 2,5 (GSM 900 МГц, PCL5 32 дБм)
Средний ток потребления при передаче данных, тип./макс., А 721/870 (LTE 2600 МГц, 22 дБм) 550/650 (HSDPA 2100 МГц, 23 дБм)
Интерфейсы 2 SIM, 2 UART, USB 2.0, 20 GPIO, 4 ADC, I²C, SPI, SDIO, PCM, HSIC
Размеры, ДхШхВ, мм 23x22x4,35
Корпус, тип и число выводов CF3, LGA-239
Диапазон рабочих температур, °С -40…85

Основой модулей являются системы-на-чипе (SoCs) производства компании Qualcomm. За выполнение сотовых функций отвечает DSP-ядро HEXGON QDSP6, работающее на частоте до 600 МГц. Его программное обеспечение позволяет выполнять голосовые вызовы, принимать и отправлять SMS, выполнять USSD-запросы, передавать данные по GPRS (класс 10), EDGE (класс 12), WCDMA/HSPA и LTE. К модулям могут подключаться две SIM-карты (UIM) с напряжением питания 1,8/3,3 В, а WP8548 опционально может иметь встроенную SIM. Для осуществления голосовых вызовов и воспроизведения звуков модули имеют цифровой аудиоинтерфейс, конфигурируемый как PCM или I²S. Большое количество портов ввода-вывода GPIO и поддержка интерфейсов ADC, HSIC, I²C, SPI, UART, USB позволяют легко подключить к модулю различные датчики и исполнительные устройства. Система управления питанием модулей имеет режимы работы с очень малым энергопотреблением, до 200 раз меньшим, чем у модулей предыдущих поколений.

Процессор приложений и операционная система Legato

Процессор приложений имеет ядро ARM Cortex A5, работающее на частоте до 550 МГц. Ему доступно 256 Мбайт Flash и 128 Мбайт оперативной памяти, половина из имеющихся на модуле объемов. Процессор приложений предназначен для выполнения программ (приложений), написанных разработчиком конечного оборудования. Приложения могут быть написаны на языках C, Java и Python, и выполняются под управлением встроенной операционной системы Legato, разработанной в компании Sierra Wireless. Так как Legato основана на Linux, то в ней имеется большое количество стандартных пакетов программ. Legato имеет открытые исходные коды, и продвинутые разработчики могут не только написать собственное приложение, но и перекомпилировать всю систему, используя ресурсы и рецепты Yocto Project, сборщика встроенных дистрибутивов Linux. Все документация и ссылки на архивы с кодами Legato собраны на сайте http://legato.io.

Приемник GNSS

Встроенный в SoC модуля приемник сигналов спутниковых навигационных систем может определять географические координаты своего местоположения, используя сигналы систем GPS, GLONASS и GALILEO. Основные характеристики приемника GNSS приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные характеристики приемника GNSS модулей WP7502 и WP8548

Параметр Значение
Чувствительность в режиме поиска, дБм -145
Чувствительность в режиме сопровождения, дБм -161
Точность определения координат, м 2
Число каналов в режиме поиска 118
Число каналов в режиме сопровождения 40
Время холодного старта, с 32
Время теплого старта, с 29
Время горячего старта, с 1
Протокол сообщений NMEA

 Корпус CF3

Модули серии WP выпускаются в унифицированном корпусе CF3 (Common Flexible Form Factor). Эти корпуса имеют одинаковые длину и ширину и универсальное посадочное место с LGA-выводами. Высота корпуса в сериях WP и HL отличается. Разработчик может создать для своих устройств печатную плату с универсальным дизайном, на которую можно будет установить любой модуль из этих серий. Для CF3 предлагается сокетный разъем, в который можно устанавливать модули без пайки.

Аппаратный референс-дизайн mangOH

Для быстрого начала работы с модулями WP можно использовать аппаратную платформу mangOH, все ресурсы которой тоже являются открытыми и доступными для скачивания и использования в собственных проектах. В настоящее время на сайте http://mangoh.io есть схема, список компонентов, gerber-файлы, проект в системе OrCAD и инструкция по началу работы для платы mangOH Green (рисунок 2), в дальнейшем там должна появиться документация и для более простой платы mangOH Red.

Рис. 2. Плата mangOH Green

Рис. 2. Плата mangOH Green

Платформа mangOH Green имеет:

  • два разъема CF3 для установки сотовых модулей серии WP;
  • три разъема для установки IoT-модулей расширения;
  • коннектор для установки плат расширения Arduino;
  • интерфейсы Ethernet, RS-232, USB, аудио;
  • разъемы для подключения GSM- и GNSS-антенн;
  • датчик ускорения и гироскоп.

Размеры платы – 100х120 мм.

Для заказа модулей и отладочных плат следует использовать следующие наименования: WP7502, WP7502-G, WP8548, WP8548-G, MANGOH-GREEN-STARTER-KIT, WP DEV KIT-6000656.

Sierra_Wireless_NE_05_17

О компании Sierra Wireless

Канадская компания Sierra Wireless, основанная в 1993г., — один из мировых лидеров в разработке решений для беспроводной передачи данных, беспроводных модемов для мобильных компьютеров и М2М, ведущий разработчик и производитель продуктов на основе новейших технологий 3G, GSM/GPRS/EDGE, Ethernet и WLAN. Sierra Wireless - ключевой поставщик на рынке ведущих мобильных сетевых операторов, а также - производителей оборудования для мобильных компьютеров, сетевой и промышленной автоматизации и энер ...читать далее

Наличие на складах
Наименование Наличие Цена
WP7502_1103114 (SW) 20 230.47 $ 13420 руб. от 10 шт
WP7502-G (SW) 0
WP8548_1103113 (SW) 3 258.33 $ 15042 руб. от 1 шт
WP8548 (SW) 0
WP7502_1103375 (SW) 0
HL6528RD-2.8V [1102611] (SW) -20% 693 25.92 $ 1509 руб. от 1 шт
HL6528RD [1102609] (SW) 25 30.40 $ 1770 руб. от 17 шт
MANGOH-GREEN-STARTER-KIT (SW) 0
WP8548-G (SW) 0
WP DEV KIT-6000656 (SW) 9 262.96 $ 15312 руб. от 2 шт