Программист
0,1
рейтинг
1 апреля 2013 в 04:36

Мобильный телефон своими руками. Часть 1

Недавно на хабре был пост про то, как некие умельцы из Массачусетсого Технологического создали «самодельный» мобильный телефон. Я думаю, пришла пора доказать, что наши месье тоже знают толк в из… э… в изысканных удовольствиях.
Итак, представляю вашему вниманию мобильный телефон, собранный практически «на коленке»!



Всех заинтересованных прошу под кат. Много картинок!

В связи со значительным объёмом материала статья будет в двух частях. В первой части будет приведено описание аппаратной части, а во второй части будут рассмотрены AT-команды модуля и приведены примеры их использования.
Итак, начнём.

Краткое описание

«Сердцем» телефона является GSM-модуль Quectel M10, обладающий широкими функциональными возможностями, включая как телефонную связь, так и передачу данных. Также устройство имеет источник питания, позволяющий питать устройство от источника 12В (например, свинцово-кислотного аккумулятора), интерфейс RS-232, клавиатуру, антенну, держатель SIM-карты и разъём подключения гарнитуры.


Модуль M10-TE-A

Начнём с блока питания

Блок питания

Блок питания обеспечивает питание устройства напряжениями +4,1В (ток до 2А), +5В (ток до 500 мА), +3,3В (ток до 100 мА). Напряжение 4,1В нужно для питания GSM-модуля. GSM-модули предъявляют весьма высокие требования к источнику питания. Источник питания модуля должен иметь напряжение от 3.4 В до 4.5В при токе до 2А, при этом амплитуда пульсаций при скачкообразном изменении тока нагрузки от нуля до максимума не должна превышать 400мВ. На рис. 1 показана допустимая амплитуда пульсаций питающего напряжения при работе модуля.



Рис. 1. Допустимые пульсации напряжения питания при работе GSM-модуля.

Изначально предполагалось, что устройство будет содержать микроконтроллер с напряжением питания 3.3 В и дисплей, для питания подсветки которого нужно будет напряжение 5В. На данном этапе предположим, что ток по каналу 5В не превышает 0.5А. Входное напряжение источника питания выберем равным 12В. Схема электрическая принципиальная приведена на рис. 2.



Рис. 2. Схема источника питания (pdf)

Схема не лишена недостатков, и в основном использует то, что было у меня «под рукой». Для серийной продукции такое решение, конечно, мало подходит, но для экспериментов вполне годится. Не будем подробно останавливаться здесь на работе этой схемы и на расчетах номиналов, так как они элементарны и подробно описаны в документации на соответствующие микросхемы.
Итак, собираем схему на макетной плате (рис. 3) и проводим испытания под нагрузкой, при этом контролируя температуру тепловыделяющих элементов. Испытания пройдены успешно.
Если вы собираетесь использовать только GSM-модуль, без других узлов, то источники +5В и 3,3В не нужны.



Рис.3. Плата источника питания

Плата клавиатуры

Схема платы клавиатуры практически без изменений взята из документации на модуль. Однако, уже после того, как она была собрана, оказалось, что ряд кнопок не поддерживается данной версией модуля. В принципе, можно вообще не подключать клавиатуру к модулю, все действия с модулем можно производить с помощью AT-команд через UART.
Схема клавиатуры приведена на рис. 4. Диоды служат для защиты модуля от статического напряжения.



Рис.4. Схема клавиатуры (pdf)





Рис.5. Плата клавиатуры

Плата GSM-модуля

Переходим к основной плате.
Так как устройство собрано на макетной плате, я решил использовать не модуль Quectel M10, который распаивается на плате, а его «производную», модуль с модулем M10-TE-A, имеющий разъём IDC с шагом контактов 1,27мм (двухрядная розетка). Антенна подключается к специальному маленькому разъёму (GSC) через переходник GSC-SMA. В серийном устройстве, на нормальной плате, разумеется, имеет смысл использовать обычный модуль M10. Следует иметь в виду, что M10 и M10-TE-A имеют разную нумерацию выводов, поэтому схему также придётся скорректировать.

Итак, схема платы:



Рис.6. Схема платы GSM (pdf)

И сама плата:





Рис.7. Плата GSM

Схема содержит модуль, держатель SIM-карты, разъем для подключения гарнитуры, разъем клавиатуры и пару микросхем: интерфейс RS-232 и вспомогательную микросхему для подключения к модулю пъезоизлучателя и светодиода. Никаких особых схемотехнических изысков здесь нет, практически всё взято из документации на модуль.
Ещё пара слов про подключение клавиатуры. Так как ряды ROW3, ROW4 и столбец COL4 не используются модулем, я решил задействовать их для кнопок включения и выключения модуля.
Дисплея телефон тоже не имеет. Хотя модуль имеет выводы для прямого подключения дисплея, его всё равно нельзя подключить, так как эта функция (как и многие другие) отключена у модулей, поступающих в открытую продажу.
Для питания часов реального времени используется ионистор (конденсатор ёмкостью 1Ф, большая круглая штука на плате). Если часы не нужны, его можно не устанавливать.

Сборка

Итак, пришла пора собрать наш конструктор:



Рис. 8. Всё готово к сборке



Рис. 9. Телефон в сборе

Теперь можно вставить SIM-карту, подключить питание, подключить телефон к компьютеру через COM-порт и приступить к исследованию AT-команд.

Пара слов про бюджет.

Бюджет

Модуль Quectel M10-TE-A 665,64 р.
Антенна 120 р.
Держатель SIM-карты SCV-W2523X-06-LF 21,80р
Кабель-переходник GSC-SMA — 161,86р.

Остальные комплектующие найдены в радиусе трёх метров.

В заключение первой части

В следующей части будут рассмотрены AT-команды, поддерживаемые модулем.

Ссылки

К сожалению, на сайте производителя представлена далеко не полная информация о модуле. Большая часть pdf-файлов не выложена в открытый доступ, тем не менее, в сети можно найти некоторые из них. Я взял на себя труд собрать эти файлы и выложить для скачивания.

1. M10_ATC_V1.03.pdf — справочник по AT-командам модуля M10
2. M10_EVB_UGD_V1.01.pdf — описание отладочной платы на базе модуля M10
3. M10_GSM_Module_Specification.pdf — краткое описание модуля M10
4. M10_HD_V1.02.pdf — Hardware Design
5. M10-TE-A_HD_V1.01.pdf — описание платы на основе модуля M10
6. GPRS_Startup_UGD_V101.pdf — установка модема в Windows
7. GSM_UART_AN_V100.pdf — подключение устройств к UART
8. RF LAYOUT_AN_V1.0.pdf — подключение антенны к модулю
9. GSM_Location_ATC_V10.pdf — запрос координат и времени

Документы, описывающие работу с FTP, HTTP, MMS, SMTP и TCP/IP соответственно:
10. GSM_FTP_ATC_V100.pdf
11. GSM_HTTP_ATC_V100.pdf
12. GSM_MMS_ATC_V101.pdf
13. GSM_SMTP_ATC_V11.pdf
14. GSM_TCPIP_AN_V101.pdf

PS. Если у вас не открываются ссылки, попробуйте скачать здесь:
PDF (одним архивом)
Схемы (одним архивом)
Владимир @32bit_me
карма
70,5
рейтинг 0,1
Программист
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (56)

  • +4
    Это какой-то даже не бабушко, а прабабушкофон!
    Надеюсь, к 1му апреля топик не имеет отношения и всё по-честному :)

    P. S. В списке похожих топиков Хабр показывает нечто «Тульпа — карманная шизофрения для гиков или реальный воображаемый друг». Топик реально вышел гиковым, поздравляю
    • +3
      Конечно, всё настоящее.
    • +6
      Это гикофон, о какой бабушке Вы говорите, не то что бабушка, даже её «продвинутый» внук не сможет по нему позвонить, если он конечно обычный потреблять, а не гик.
      • +8
        AT-командами управляется устройство это, джедай каждый знать их должен…
        • 0
          А вы когда-нибудь залипали перед дисковым телефонным аппаратом, пытаясь набрать ATDP перед номером?
  • +7
    Поместить его в стальной корпус, прорезинить, усилить мощность на антенне — и будет своя нокия. С преферансом и Дамами.
    • +14
      Нужен ещё плёночный фотоаппарат!
      • +9
        И бобинник
        • +2
          И секстант для навигации
          • +1
            Астролябию!
            • +3
              Ночной режим?
              • 0
                А как же!
    • –3
      Можно тогда в Сколково сплавить, будет очередное достижение российской технологии. Шойгу будет Путину под камеры первого показывать.
      • 0
        Очередной убийца айфона пять?
        • 0
          Убийца убийц айфона 5
  • +3
    можно еще подключить ко всему этому мк, дисплей (в 1килорубь можно уложиться) — и будет полноценный девайс.
  • +1
    И блокнотик на заднюю крышку для записи телефонов!
    • +1
    • +1
      • 0
        По идее такой телефон стоить тоже должен очень дёшего
  • +15
    Нужен bluetooth, все становится лучше, когда есть bluetooth!
    • 0
      В предверии гугловского глазофона можно вообще без кнопок сделать.
  • 0
    подключения дисплея, его всё равно нельзя подключить, так как эта функция (как и многие другие) отключена у модулей, поступающих в открытую продажу.

    почему так, что бы все покупали самсунги и аппле и пытались собрать свой телефон?
    • 0
      Трудно сказать почему, производитель открывает определённую информацию только своим партнёрам.
      • 0
        Возможно для активации этих функций, как и в продукции simcom нужен сдк(для sim900, например, можно в ограниченных рамках изменять прошивку, есть даже своя среда разработки).
        • 0
          У этого модуля тоже есть возможность исполнения пользовательских программ, но все эти инструменты недоступны для скачивания.
          • +1
            Для сим900 спираченно. Если интересно, посмотрите в его сторону, он куда популярней, те же возможности, да и цена(в Украине) ниже.
            • 0
              Спасибо за информацию, буду иметь в виду.
  • –4
    Наверное этот телефон может выжечь мозг полностью
    • +1
      Почему? Это точно такой-же модем, как у вас в телефоне.
      • +1
        Выжечь мозг в процессе программирования :) Проглядел по диагонали документацию на АТ-команды, ужаснулся.
        • +1
          Об этом будет следующий пост!
  • +1
    А можно сделать такой же но без сим-карты и звонить в любую точку планеты?
    • +1
      … бесплатно?
      • 0
        Да! :)
        • +1
          Смешно, да. С первым апреля.
    • 0
      можно, если взять Wi-Fi модуль и напрограммить SIP.
  • 0
    Эх, дисплей бы еще добавили!
  • 0
    Недавно мелькала новость о новом shield для arduino.
  • 0
    Это реально конструктор! Для развлечения и понта перед друзьями и барышнями. Другого смысла в этом девайсе я не вижу.
    • +3
      Часть системы умный дом например, уведомления по смс, коммуникационный блок некоего удаленного автономного девайса. Был заказчик у которого в девайс входил такой именно этот модем, который блочил работу после определенного периода(типа подписка на услугу).
      • 0
        Ну в умный дом вряд ли потребуется клавиатура.
        К тому же, модемы же отличаются, есть меньше габаритами, но без возможности аналогового ввода и т.п., чисто как 3G/GSM. Для умного дома такой больше подойдет.
  • 0
    А если в качестве управляющего контроллера поставить плату из китайского Mini-X, то будет смартфон. С дебианом.
  • 0
    Однаако! Респект Вам за работу и «спасибо» что поделились информацией по модулю.
  • +2
    Не забудьте в третьей части добавить мануал как запитать этот телефон от самодельного радиоизотопного источника энергии с прошлого первого апреля!
  • 0
    А мелодия полифоническая на звонке?
    • +1
      Да.
  • +1
    Кстатии если вместо клавиатуры поставить диск со старого телефона, а также сделать простой диодный/ламповый экран на 9-10символов, то получится уматный бабушкофон. Такому телефону не нужно обучать или ещё чтото там :)
    • 0
      Да, я тоже над этим думал. Диск сейчас сложно найти. Может быть, на какой-нибудь барахолке?
      • 0
        думаю на радиорынке или на базарных рядах, где стоят деды — можно вполне =)
        Более детально — связисты, у них этого добра тоннами осталось после перехода нацифру, так что можно у них спросить.
        Гугиль:
        goo.gl/iZT1F
        www.eandc.ru/catalog/detail.php?ID=12561
        bazar.hotprice.ua/view/1144156/diskovye_telefony_i_diskovye_nomeronabirateli.htm
        и так далее, я может даже купил у вас такой за приемлимую цену =) Самому паять лень =)
        • 0
          У нас в Екатеринбурге нет радиорынка. Найти, конечно, можно, просто лень.
          Если самому паять лень, можно купить такую плату. На ней есть модуль и всё прочее. Ещё нужна будет плата с микроконтроллером, типа ардуино или любой другой. Попаять придётся совсем чуть-чуть, чтобы их соединить, а далее дело только за программированием контроллера.
  • 0
    простите нуба но где для своего телефона вы возьмете imei? Они вроде за производителями забиты и от фонаря любые 14 цифр ДЖСМ сеть принимать не будет
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      К тому же кому из ОПСОСов в РФ сдался IMEI?
  • 0
    Фотоаппарата не хватает. Нет лучше Смена 8М для такой интеграции. ИМХО

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.