Bu teknik doküman B107AA R6 için hazırlanmış olup yeni yapılacak olan tasarımlara kaynak niteliğindedir.
Voltaj Dönüştürücü
MCU tarafı dijital I/O’lar 3V3 seviyesindedir. Telit LE910 ailesinde UART ve birçok kontrol/durum pini ise çoğunlukla 1V8 CMOS domaininde çalışır. Bu nedenle modem ile MCU arasında; hem seviye uyumu hem de (özellikle saha/servis süreçlerinde) yanlış bağlama/ölçüm kaynaklı riskleri azaltmak için bir voltaj çevirici / bus transceiver katmanı kullanılır.
Bu tasarımda çeviri katmanı SN74AXC8T245 (U13, TSSOP‑24) ile kuruludur.
Tasarım hedefi
Bu sayfadaki blok iki işi aynı anda yapar:
- UART + durum hatlarında seviye uyumu (3V3 ↔ 1V8)
- Modemin üretici önerisine uygun şekilde sürülmesi gereken kontrol pinleri için open‑collector (low‑side) sürücü yaklaşımı
Özetle:
- UART/Durum hatları → U13 (AXC transceiver) üzerinden
- ON_OFF* ve HW_SHUTDOWN* gibi “aktif‑LOW, open‑collector önerilen” pinler → NPN transistör ile
U13 topolojisi
- VCCA = 3V3 (MCU domain)
- VCCB = GSM_1V8 (modem domain)
- U13 üzerinde iki bağımsız yön kontrol bankı vardır: DIR1 ve DIR2
- Sürücü aktifliği OE pini ile kontrol edilir (aktif‑LOW)
Bu entegre “otomatik yön algılayan” bir level shifter değildir. Yön, DIR pinleri ile belirlenir.
Kanal eşlemesi
Sembol üzerinde A tarafı 3V3, B tarafı 1V8 domainidir. Bu tasarımda kullanılan kanallar aşağıdaki şekilde eşlenmiştir:
| Kanal | A (3V3) neti | B (1V8) neti | Sinyal sınıfı |
|---|---|---|---|
| 1 | GSM_PMON | GSM_1V8_PMON | Modem → MCU (durum) |
| 2 | GSM_SWREADY | GSM_1V8_SWREADY | Modem → MCU (durum) |
| 3 | GSM_RING | GSM_1V8_RING | Modem → MCU (uyandırma/durum) |
| 4 | GSM_TX | GSM_1V8_TX | Modem UART TX (Modem → MCU) |
| 5 | GSM_RX | GSM_1V8_RX | Modem UART RX (MCU → Modem) |
UART isimlendirmesi bu dokümanda modem perspektifiyle ele alınmıştır: GSM_TX = Modem TX çıkışı, GSM_RX = Modem RX girişi.
Yön kontrolü (DIR1 / DIR2)
Bu entegrede kanallar iki banka bölünmüştür (sembolde kesikli kutular ile). Pratik hedef şudur:
- Bank‑1 (Kanal 1–4): Modemden MCU’ya gelen durum ve TX hatları
- Bank‑2 (Kanal 5–8): MCU’dan modeme giden RX hattı
Dolayısıyla DIR1 ve DIR2 aynı seviyede olamaz; bank yönleri birbirinin tersi olmak zorundadır.
R5 şematik risk notu
R5 şematik görüntüsünde DIR pinleri için şu durum görülüyordu:
- DIR1 ve DIR2 aynı node’a bağlanmış (Buffer Dir1 / Buffer Dir2 birleşik)
- Bu node üzerinde R73=47k ile GND’ye pull‑down bulunuyor
Bu bağlantı, iki bankın da aynı yönde çalışmasına sebep olabileceği için UART RX/TX tarafında fonksiyonel hata riski doğurur.
Bu bölümdeki yorum, şematik görüntüsüne göre yapılmıştır.
R6 üretim öncesi:
- netlist üzerinden DIR1/DIR2’nin gerçekten kısa devre edilip edilmediği
- bank yönlerinin datasheet operasyon tablosu ile uyumu
mutlaka doğrulanmalıdır.
R6 önerilen strateji
R6’da hedef: yönleri “tasarımda sabit” yapmak ve firmware bağımlılığını minimize etmektir.
- DIR1: Bank‑1 için uygun yönde sabitlenir
- DIR2: Bank‑2 için ters yönde sabitlenir
Bu sabitleme; doğrudan GND/VCCA bağlamak yerine, üretim/debug için esneklik bırakacak şekilde 0Ω link veya seri direnç footprint ile yapılmalıdır.
OE (Enable) stratejisi
U13’ün OE pini aktif‑LOW’dur:
- OE = HIGH → çıktılar Hi‑Z (izole)
- OE = LOW → transceiver aktif
Şematikte OE pini GSM_COMM_EN neti ile sürülmektedir. İsimlendirme “aktif‑high enable” algısı yaratabileceği için dokümanda kural netlenmelidir:
- GSM_COMM_EN = 0 → U13 aktif
- GSM_COMM_EN = 1 → U13 Hi‑Z
Eğer net adı değiştirilmeyecekse, bu sayfada ve şematik notlarında OE polaritesi açıkça yazılmalıdır.
İsimlendirme revizyonu yapılacaksa tercih: GSM_COMM_OE_N / GSM_COMM_EN_N.
Power‑up güvenliği
GSM_1V8 domain’i (VCCB) modeme bağlı olarak gecikmeli gelebilir. Bu durumda transceiver’ın belirsiz sürüş yapmaması için R6’da OE’nin default davranışı önemlidir:
- Default hedef: OE HIGH (Hi‑Z)
- MCU hazır olduğunda kontrollü şekilde OE LOW
Bu amaçla OE üzerinde “default disable” sağlayan bir pull‑up stratejisi (veya reset sırasında MCU pin konfigürasyonu) netleştirilmelidir.
Sinyal bütünlüğü değerlendirmesi (mertebe)
Bu translator’ın taşıdığı sinyaller UART ve durum pinleridir.
- UART tipik olarak 115200 – 921600 baud aralığında çalıştırılır.
- AXC sınıfı transceiver’lar bu hızlarda rahat çalışır.
Bu blokta asıl kritik noktalar:
- DIR bank ayrımı (yönlerin doğru olması)
- GSM_1V8 domain’in sağlamlığı (VCCB bypass + kaynak kapasitesi)
- OE’nin doğru polaritede sürülmesi
Modem kontrol pin sürücüleri
Voltaj çevirici (U13) UART ve durum pinleri için seviye uyumu sağlar; ancak Telit LE910 tarafındaki bazı kontrol pinleri (özellikle ON_OFF* ve HW_SHUTDOWN*), üretici tarafından open‑collector / open‑drain mantığında sürülmesi önerilen, “aktif LOW tetiklenen” pinlerdir.
Bu nedenle bu iki hat, level translator üzerinden değil; NPN transistör ile GND’ye çeken (low‑side, open‑collector) sürücü şeklinde kurgulanmıştır.
ON_OFF* (GSM_1V8_ONOFF) sürücüsü
Bu hat, modemi açma/kapama (power toggle) amaçlıdır. Kontrol işlemi; pinin belirli süre LOW yapılması ve ardından serbest bırakılması (HIGH‑Z) şeklindedir.
- MCU kontrol sinyali:
GSM_ONOFF(3V3, aktif HIGH) - Modem pini:
GSM_1V8_ONOFF(modem domain, aktif LOW, içten pull‑up) - Sürücü topolojisi: Q4 NPN ile open‑collector çekme
Lojik dönüşüm:
MCU GSM_ONOFF | Q4 durumu | Modem GSM_1V8_ONOFF | Anlam |
|---|---|---|---|
| 0 (LOW) | Kesimde | Pull‑up ile HIGH (serbest) | Tetik yok |
| 1 (HIGH) | Satürasyon | LOW (GND’ye çekilir) | ON/OFF tetik penceresi |
Zamanlama (şematik notuyla uyumlu):
- Modemi açmak için
GSM_1V8_ONOFFhattı ≥ 5 s LOW tutulur, sonra serbest bırakılır.
Bileşenlerin mertebe kontrolü:
- R75 = 10k (baz seri):
- R77 = 47k (baz pull‑down): reset/tri‑state iken Q4’ü kapalı tutar.
- C103 = 33pF (EMI/kenar filtre):
Bu değer 5s tetik süresine göre ihmal edilebilir; ama hızlı parazitleri bastırmada faydalıdır.
ON_OFF* hattına harici pull‑up eklemek (veya bunu firmware ile push‑pull sürmek), üretici tarafından uyarılan “anormal besleme / latch‑up” riskini artırabilir.
Doğru sürüş biçimi: open‑collector çekme + serbest bırakma (HIGH‑Z).
HW_SHUTDOWN* / SDOWN (GSM_1V8_SDOWN) sürücüsü
Bu hat, modemi acil durdurma (emergency shutdown) için kullanılır. GSM_SDOWN (3V3, aktif HIGH) sinyali Q5 üzerinden modemin GSM_1V8_SDOWN pinini LOW yapacak şekilde kurgulanmıştır.
- MCU kontrol sinyali:
GSM_SDOWN(3V3, aktif HIGH) - Modem pini:
GSM_1V8_SDOWN(modem domain, aktif LOW, içten pull‑up) - Sürücü topolojisi: Q5 NPN ile open‑collector çekme
Lojik dönüşüm:
MCU GSM_SDOWN | Q5 durumu | Modem GSM_1V8_SDOWN | Anlam |
|---|---|---|---|
| 0 (LOW) | Kesimde | Pull‑up ile HIGH (serbest) | Normal çalışma |
| 1 (HIGH) | Satürasyon | LOW (GND’ye çekilir) | Shutdown tetik |
Zamanlama (şematik notuyla uyumlu):
GSM_1V8_SDOWNhattı ≥ 200 ms LOW tutulur, sonra serbest bırakılır.
Bileşenlerin mertebe kontrolü:
- R76 = 10k:
- R78 = 47k: reset/boot sırasında istenmeden tetiklenmesin diye baz pull‑down.
- C104 = 33pF: ; kısa parazitlere karşı filtre.
Bu iki hat “aktif LOW” olduğu için isimlendirmeler (GSM_ONOFF / GSM_SDOWN) aktif‑high tetik mantığına göre seçilmiş.
Bu doğru; ancak saha/servis sırasında yanlış yorumlanmaması için kural net olmalı:
GSM_ONOFF = 1→ modemON_OFF*LOW (tetik)GSM_SDOWN = 1→ modemHW_SHUTDOWN*LOW (tetik)
Komponent seçimi ve alternatifler
| Fonksiyon | Ref | Seçilen | Alternatifler | Yorum |
|---|---|---|---|---|
| 8‑bit dual‑supply transceiver | U13 | SN74AXC8T245 (TSSOP‑24) | SN74AVC8T245, SN74AXCH8T245 | AXC düşük voltaj aralığında avantajlı |
| NPN low‑side sürücü (ON_OFF*) | Q4 | BC847A (SOT‑23) | BC817‑40, MMBT3904 | 1mA altı akımlarda rahat |
| NPN low‑side sürücü (SDOWN) | Q5 | BC847A (SOT‑23) | BC817‑40, MMBT3904 | |
| Baz seri direnç | R75/R76 | 10k (1%) | 4.7k – 22k | GPIO gücü / EMI hedefi |
| Baz pull‑down | R77/R78 | 47k (1%) | 100k | Reset güvenliği |
| EMI kapasitör | C103/C104 | 33pF (C0G/NP0) | 22–100pF | Kenar filtre, parazite göre |
Tahmini maliyet analizi
Aşağıdaki maliyetler tahmini olup tedarikçi/adet/stok durumuna göre değişir.
| Kalem | Adet | Prototip (1–10) | Pilot (100) | Seri (1k+) | Not |
|---|---|---|---|---|---|
| U13 – SN74AXC8T245 (TSSOP‑24) | 1 | $0.55 | $0.42 | $0.32 | Tedarikçiye göre |
| Q4 – NPN (BC847A) | 1 | $0.03 | $0.02 | $0.015 | |
| Q5 – NPN (BC847A) | 1 | $0.03 | $0.02 | $0.015 | |
| R75/R76 10k (1%) | 2 | $0.004 | $0.002 | $0.0012 | 2× |
| R77/R78 47k (1%) | 2 | $0.004 | $0.002 | $0.0012 | 2× |
| C103/C104 33pF (C0G) | 2 | $0.04 | $0.02 | $0.014 | 2× |
| TOPLAM | $0.661 | $0.486 | $0.366 |
Bu toplam yalnız “seviye çevirme + ON/OFF/SDOWN sürücüleri” alt bloğunu kapsar. Modem (LE910), SIM, anten vb. diğer GSM alt blokları bu sayfaya dahil değildir.