?Air780E是合宙低功耗4G-Cat.1模組經典型號之一，上期我們解答了大家關心的系列問題，并講解了[選型的注意要點]
有朋友問：能不能講些硬件設計相關的內容？

模組的上電開機，是硬件設計調試的第一步。

本期特別分享——Air780E開機啟動及外圍電路設計。

Air780E開機啟動及外圍電路設計

合宙Air780E模組采用LGA封裝，尺寸僅16182.3mm，共有109個管腳。

Air780E開機正常啟動所涉及到的管腳，如下圖表所示：

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接下來，我們詳細講解模組開機的必要條件。

在實際應用開發(fā)中，Air780E模組要正常運行開機，需要如下幾個必要條件：

一、VBAT供電管腳電壓符合工作電壓范圍

1. 供電電壓3.3V~4.3V

實際Air780E正常開機的電壓范圍，要大于規(guī)格書所給的工作范圍，為3.1V4.5V；但是實際使用中不建議超過3.3V4.3V，避免射頻指標惡化。

部分高壓鋰電池充滿狀態(tài)下，電壓能達到4.35V~4.4V，雖然超過4.3V的建議電壓最大值，但是請放心使用——因為滿電工作時間較短，而且考慮電池內阻因素，到達模組芯片端的電壓會低于4.3V。

2. 持續(xù)供電電流大于1A，瞬間供電電流大于2A

由于4G-Cat.1射頻工作特性，在射頻發(fā)射瞬間會產生脈沖電流，脈沖電流最大會高達1.5~2A，持續(xù)時間百uS級別。

若供電能力不夠或者電源走線通路阻抗過高會引起VBAT供電電源跌落，嚴重時會造成周期性的反復重啟。

• 電源的跌落，可以用示波器進行測量。切記不能用萬用表。
• 可以從開機日志判斷，比如用LuaTool通過鏈接Air780E的USB接口進行日志抓取，如果周期反復出現(xiàn)開機日志的打印，就可以考慮電源跌落原因。
• 通過串口打印判斷（MAIN_TXD/MAIN_RXD)，開機后周期性反復打印“RDY"字樣。在使用AT版本情況下通過此判斷。

3. VBAT供電紋波小于400mV(經驗值）

由于4G-Cat.1射頻工作特性，在射頻工作時，很難保證VBAT供電的穩(wěn)定不跌落。且在外部電源電路設計不合理的情況下（尤其是DCDCBUCK電源），都會在VBAT電源上存在抖動和紋波。

從經驗來看，若跌落和紋波小于400mv的情況下不會對模組工作產生影響；但如果高于此范圍，會有射頻惡化的風險，以及低電壓掉電重啟的風險。

如果優(yōu)化，除了優(yōu)化供電設計外，可以在VBAT管腳附近加大電容來減小紋波。官方參考設計推薦1000uf，比較保守，實際產品由于小型化或其他空間原因可以按照實際情況減小此電容的容值，以減小空間。那如果空間允許，建議無腦加上，增加系統(tǒng)健壯性。

二、開機管腳PWRKEY（7pin）觸發(fā)開機動作

Air780E模組不同于通常的MCU的上電開機，Air780E模組開機需要觸發(fā)開機事件，也就是PWRKEY管腳拉低（拉低時間>1秒)，觸發(fā)開機。

PWRKEY管腳只要VBAT管腳電壓大于3.1V時就會為高，而且是內部拉高。

注意：PWRKEY外部不能有任何上拉電路，否則會出現(xiàn)系統(tǒng)啟動的不穩(wěn)定風險。

推薦如下幾種開機方式：

1. 開集驅動開機電路

適合由主控MCUio口控制模組開機的方式：

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特別注意：

三極管靠近模組放置，而且三極管集電極和PWRKEY之間無需串聯(lián)電阻（模組內部已經串聯(lián)5.6K電阻）。

2. 按鍵開機方式

適合于Air780E做主控的方式，比如open二次開發(fā)方式：

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特別注意：

由于按鍵機械接觸的方式，容易產生尖峰電壓，還是建議做TVS防護，比如加TVS管。

TVS管的選型上并沒有太嚴格的要求，以通用和成本做考慮，可以選擇工作電壓5V的TVS。

比如：

PESDNC2FD5VU(芯導）

ESD5311N2/TR（韋爾）

PESD5V0S1BLN（伯恩半導體）

3. PWRKEY接地方式

雖然Air780E不支持上電啟動開機的方式，但是可以將PWRKEY直接接地的方式來變相實現(xiàn)上電開機的目的。

但是這種方式有個缺點：

畢竟是硬件實現(xiàn)的上電開機，會導致模組VBAT電壓在關機電壓臨界點時（比如用電池供電，低電量情況下），會出現(xiàn)反復上電開關機的情況，進一步將電池放電。

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特別注意：

上圖PWRKEY串聯(lián)0歐姆只是為了調試方便進行預留，直接PWRKEY接也不會有問題。

三、復位管腳RESET_N處于釋放狀態(tài)（沒有被外部拉低）

復位管腳RESET_N為硬件關機功能，（并不能直接讓模組重啟）在復位管腳拉低（拉低時間建議大于500ms）關機后，還需要PWERKEY觸發(fā)開機動作。當然如果采用的是PWRKEY接地方式，操作RESET_N也能變相實現(xiàn)模組復位重啟的效果。

RESET_N管腳與PWRKEY管腳類似，由模組內部拉高，禁止任何形式的外部拉高。

如若RESET_N管腳一直被外部拉低且不被釋放，模組則一直處于復位狀態(tài)，不能正常啟動，因此復位管腳也要作為模組不啟動的排查對象。

RESET_N也有如下幾種操作方式：

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特別注意：

如果PCB上RESET_N走線臺詞，建議在靠近模組端預留對地的100pf濾波電容。

四、USB_BOOT管腳處于懸空或拉低狀態(tài)

USB_BOOT是模組進入下載模式的控制管腳，必須在模組開機啟動時USB_BOOT管腳處于高狀態(tài)（通常會用VDD_EXT管腳來拉高），才會讓系統(tǒng)進入下載模式。

進入下載模式后，不會響應外部AT指令。誤入下載模式后，會容易誤認為不開機。

今天的分享就到這里了~

大家在實際應用中如果遇到模組開機問題，可以參考以上開機條件進行逐一排查。在前期設計接地，也要根據這些要求來優(yōu)化外部電路設計（尤其是電源部分）。

?審核編輯 黃宇