Pudding A9G GSM/GPRS/GPS/BDS 4-диапазонный модуль разработчика

Разработка проектов Интернета вещей (IoT) с использованием сотовой сети 2G значительно упрощается благодаря мощному, высокоинтегрированному модулю A9G Ai-Thiker. Модуль A9G объединяет модем GSM/GPRS и приёмник GPS/GNSS в одном устройстве, вместе с базовым функционалом беспроводной сотовой связи GSM/GPRS позволяет отслеживать местоположение с помощью GPS-навигации. Новый чип A9G — это эволюция модуля A7, с недавнего времени более не выпускающегося на мировой рынок микроэлектроники. A9G представляет собой Систему в Модуле (SoM). Внутри него объединены следующие микросхемы: чип ЦП+GSM/GPRS RDA8955L (32-разрядный RISC), фронтенд чип усилителя мощности RDA6625E и чип GPS/GNSS GK9501. Компактный A9G оптимален для создания различных мобильных приложений: отслеживания и мониторинга транспортных средств (автомобилей, автобусов, велосипедов), наблюдения за парками автобусов или грузовиков, наблюдения за домашним скотом или домашними животными, производства носимых устройств наподобие GPS-трекеров, устройства связи для POS-терминалов, и др.

Модуль A9G Pudding Ai-Thinker Development Board спроектирован специально для задач разработки и тестирования с лёгким доступом ко всем существующим выводам чипа A9G, разведённым по плате на штыревые контакты с шагом 2.54 мм в максимально удобном формате для первичного беспаечного прототипирования приложений. A9G Pudding воплощает в себе простые методы интеграции в сетях Интернета вещей (IoT). Он способен совершать и принимать голосовые вызовы, получать и отправлять SMS-сообщения, а также подключаться и передавать пакетные данные в Интернет через GPRS. Функционирует А9G в 4-х частотных диапазонах GSM 850/900/1800/1900 МГц. Содержит разъём для карты Micro-SIM и разъём для карты памяти MicroSD. Плата может питаться от USB-порта (micro-USB), от внешнего AC/DC (DC/DC) источника энергии, или от 1-элементной литиевой батарее через контакты VBAT. Плата с чипом A9G дополнена микрофоном, интерфейсом подключения внешнего динамика, интерфейсами нативной связи USB, цифровых SPI и I2C, а также аналого-цифрового ADC.

Модуль A9G Pudding предлагает 2 направления в разработке IoT-приложения. В первом случае это вариант классического AT модема с передачей AT-команд через последовательный UART, аналогично похожим, не менее актуальным модулям SIM800/SIM900/A6/A7/A9. Второй вариант — разработка самодостаточного приложения, в свободной форме ассоциированного со всеми существующими функциям и выводами A9G, и не нуждающегося во внешнем управляющем ЦПУ. Код кастомного приложения создаётся на языках программирования С/С# или Python (microPython) в совместимых IDE-редакторах, с использованием пакета инструментов и примеров SDK для ОС Windows/Linux. Поддержка АТ команд в составе SDK исключена, оставаясь преимуществом фирменного ПО.

Технические характеристики

• Модель: Ai-Thinker A9G Pudding Development Board / аналог
• Напряжение питания: 3.8 ~ 5В постоянного тока DC, Li-Ion / USB
• Контроллер: RISC 32-разрядный A9G Ai-Thinker с частотой до 312 МГц
• Внутренняя структура чипа: RDA8955(CPU+GSM) + RDA6225(RFPA) + GK9501(GPS)
• Память: 32Мбит SPI NOR Flash, 32Мбит DDR PSRAM
• Интегрированные функции: календарь с будильником (часы реального времени)
• GSM/GPRS
  • GSM cтандарт: Фаза 2 / Фаза 2+ (2G)
  • GSM Class 4 (2Вт) для частот GSM850 / EGSM900
  • GSM Class 1 (1Вт) для частот DCS1800 / PCS1900
  • GPRS мульти-слот класс: 12
  • GPRS класс базовой станции: B
  • GPRS кодовые схемы CS-1, CS-2, CS-3 и CS-4
  • GPRS макс.скорость 85.6 Кб/с (приём/передача)
  • GPRS лог.каналы: поддержка PBCCH
  • GPRS протоколы: PPP/TCP/UDP/SSL/TLS/FTP(S)/HTTP(S)/NITZ/PING/MQTT
  • SMS режимы: Text и PDU
  • SMS отправка сообщений на другие устройства и приём от них (Point to point)
  • SMS массовая рассылка сообщений (Cell broadcast)
  • Аудио кодеки: Half Rate (HR), Full Rate (FR), Enhanced Full Rate (EFR), Adaptive Multi-Rate (AMR)
  • Аудио дискретизация: АЦП 13-бит 8кГц, ЦАП 16-бит 48кГц
  • Аудио обработка: подавление и отмена эха, подавление шумов
• GPS/BDS
  • Системы позиционирования: BDS/GPS/GLONASS/GALILEO/QZSS/SBAS
  • Протокол: NMEA0183 V4.0
  • Частота обновления: 1-10 Гц
  • Время сбора первых данных (TTFF)
    
    • холодный старт: 27.5 секунд
    • горячий старт: 1 секунда
    • опорный старт: 1 секунда
  • Чувствительность
    • отслеживание и навигация: -166 дБм
    • повторный сбор данных: -164 дБм
    • холодный старт: -148 дБм
    • горячий старт: -162 дБм
  • Точность позиционирования
    • горизонтальное: 2.5м
    • вертикальное: 3.5м
• Цифровые порты: 29
• Аналоговые порты: 2, 10-бит, макс. 1.8В
• Антенна: порты-разъёмы iPEX для GSM, GPS
• Аудио порты: 2, микрофон и динамик
• Слоты для карты: MicoSIM, microSD
• Интерфейсы: USB1.1, UART, I2C, SPI, SDMM, GPIO, ADC, LCD
• Встроенная периферия
  • Питание: LDO-преобразователь RT8059, макс. 1А
  • Индикация состояний: два светодиода
  • Управление: кнопки POWER и RESET
  • Аудиосенсор: капсульный электретный микрофон
  • Датчик ускорения: LIS3DH (опционально)
• Поддержка прошивок: фирменной с АТ-командами, кастомного приложения (SDK)
• AT команды: 3GPP TS 27.007 и 3GPP TS 27.005 наборы AT команд, расширенные AT-команды Anxin
• Обновление ПО: последовательный порт
• Скорость аппаратного UART
  • UART1: 2400 ~ 1843200 бод (115200 бод по умолчанию)
  • UART2: 2400 ~ 115200 бод (9600 бод по умолчанию)
• Окружение для разработки
  • ОС: Windows, OS Linux, Docker Desktop
  • IDE: VSCode, Sublime, Atom, Eclipse и др. (нет поддержки Arduino IDE)
  • Языки: C/C++, Python, microPython
• Шаг выводов: 2.54 мм
• Температура эксплуатации: -20°C ~ +70°С
• Размеры модуля: 41 х 25 мм

Комплектность

• Плата разработчика A9G Pudding DevBoard x 1 шт
• Антенна GSM/GPRS x 1 шт
• Антенна GPS/BDS x 1 шт

Компоненты и интерфейсы платы Pudding A9G разработчика IoT-приложений

Расположение и назначение выводов модуля Ai-Thinker Pudding A9 DevBoard

Встроенные контроллера модуля A9G на плате разработчика Ai-Thinker Pudding DevBorad запрограммированы фирменным ПО, поддерживающим АТ команды. Многоканальному аппаратному интерфейсу UART в чипе A9G со стоковой прошивкой назначены следующие функции:

• UART1 — используется для двухсторонней коммуникации посредством АТ команд между A9G и внешним управляющим ЦПУ
• UART2 — применяется для считывания данных GNSS или NMEA
• UART3 (HST) — отладочный, предназначен для записи и обновления внутреннего ПО (приложения) чипа A9G

GPS/BDS

Модуль A9G Ai-Thinker со встроенным GNSS-приёмником способен принимать и отслеживать сигналы систем глобального спутникового позиционирования (GPS), включая ГЛОНАСС, Галилео, Квазизенитную Спутниковую Систему (QZSS), и Широкозонные Системы Дифференциальной Навигации (SBAS): WAAS, EGNOS, MSAS. Одновременно с сигналами GPS могут приниматься сигналы QZSS и SBAS. Модуль имеет исключительную производительность, высокую чувствительность, с минимальным временем сбора данных. В условиях "горячего старта" время, требуемое на считывание новых координат, не превышает 1 секунды. Максимальная точность месторасположения достигает всего 2.5 м в радиусе вокруг объекта.

Пример использования АТ команд

Трансляция текcтовых АТ команд и ответов на них, осуществляемая между платой разработчика A9G Pudding Ai-Thinker и управляющим контроллером приложения (или ПК), реализована только фирменной прошивкой через последовательный порт UART1. Соединение с ПК обеспечивается отдельным преобразователем интерфейсов USB/UART TTL с 3.3-вольтовой логикой. Подходящий софт c возможностью ввода АТ команд на ПК: AiThinker Serial Tool v1.2.3, Teminal ComPortDevTool, CoolTerm, SSCOM, KiTTY, PuTTY, Tera Term, AccessPort, и др.

Примечание. Нативный порт mUSB 1.1 A9G функционирует в состоянии ведомый, а также применяется для питания платы Pudding A9G DevBoard.

1. Запрос тестовой команды "АТ" для проверки работоспособности модуля. Ответ "ОК".
2. Запрос информации о производителе командой "ATI". Ответ "Ai_Thinker_Co._Ltd. A9/A9G V02.02.20190915R OK".
3. Запрос проверки установленной версии прошивки командой "AT+GMR". Ответ "V02.02.20190915R OK".
4. Запрос идентификатора модели модуля A9G командой "AT+GMM". Ответ "A9/A9G OK".

Программное обеспечение

1. Набор инструментов разработки GPRS C SDK A9/A9G Ai-Thinker
2. Набор инструментов разработки CSDTK4.2 (toolchain)
3. Портированный вариант mycroPhyton для A9G
4. Инструмент обновления стоковой прошивки модулей GPRS Ai-Thinker
5. Отладчик-монитор последовательного порта AiThinker Serial Tool 1.2.3.7

Техническая литература

1. Спецификация контроллера A9G Ai-Thinker (англ.,PDF)
2. Электрическая принципиальная схема модуля A9G Puddind DevBoard V1.2 (англ., PDF)
3. Спецификация GSM 850/900/1800/1900 4-диапазонного SoC процессора RDA8955 (англ.,PDF)
4. Спецификация фронтенд-усилителя 4-диапазонного RDA6625 (англ., PDF)
5. Техническая документация GPRS C SDK для Ai-Thinker A9/A9G/A9G Pudding
6. Справочник АТ команд модуля A9G Ai-Thinker (кит., PDF)
7. GK9501 Описание формата ввода вывода (англ., PDF)

Что ещё почитать

1. Micropython на GSM+GPS модуле A9G (Хабр)