En el tutorial anterior , aprendimos cómo utilizar el puerto de hardware serie Raspberry Pi (RPi) para la comunicación de datos en serie a través del protocolo de receptor/transmisor asíncrono universal (UART). La mayoría de los dispositivos integrados tienen el puerto UART para intercambiar datos de la consola . De hecho, la mayoría de los módulos de sensores diseñados para comunicación punto a punto con controladores/computadoras tienen el puerto UART para comunicación de datos. Por lo tanto, existen varios módulos de sensores que pueden conectarse con Raspberry Pi utilizando su puerto UART.
Recuerda que el puerto UART del RPi es de 3.3V y debe estar conectado al puerto serie compatible. Si el otro dispositivo tiene un nivel de voltaje UART diferente, se debe utilizar el cambiador de nivel de voltaje o un adaptador en serie adecuado. Por ejemplo, un dispositivo con un puerto UART TTL de 5 V se puede conectar al puerto serie del RPi utilizando un cambiador lógico TTL de 5 a 3,3 V.
De manera similar, el puerto UART del RPi se puede conectar a la interfaz USB de un dispositivo mediante una tarjeta serie USB. También se puede conectar al puerto RS-232 de un dispositivo mediante el convertidor serie RS-232.
Los puertos serie de los sensores y módulos se pueden interconectar directa o indirectamente con los de la Raspberry Pi y con cualquier computadora de escritorio mediante una placa serie USB.
Como pitón es independiente de la plataforma, el script que se ejecuta en el RPi para recibir datos en serie de un sensor se puede usar en cualquier computadora de escritorio simplemente cambiando el nombre del puerto en serie.
En este tutorial aprenderemos cómo conectar un módem GSM-GPRS SIM900A con Raspberry Pi y con cualquier ordenador de sobremesa. También discutiremos cómo piratear unos auriculares normales para realizar y recibir llamadas de voz a través de un módem SIM900A.
Módems inalámbricos
La conectividad inalámbrica es una solución ampliamente aceptada para la comunicación de datos a largas distancias. Para las soluciones M2M IoT, la conectividad móvil es el único recurso para garantizar la transferencia de datos con dispositivos móviles y “cosas” implementadas de forma remota. Hay muchos módulos inalámbricos disponibles de diferentes proveedores que se pueden utilizar para la comunicación de datos a través de una red móvil. Estos módulos inalámbricos generalmente se clasifican por la tecnología de red móvil (2G, 3G, 4G o 5G) o la plataforma tecnológica que utilizan (GSM/GPRS, GSM/GPRS+GNSS, WCDMA/HSPA/HSPA+, LTE, NB-IoT o GNSS ).
Estos módulos inalámbricos son capaces de comunicar datos en forma de llamadas de voz, SMS, GPRS, fax e Internet (protocolos TCP/IP, IP, HTTP y FTP).
SIMCOM es uno de los mayores proveedores de módulos inalámbricos. En esta tabla se enumeran diferentes módems inalámbricos disponibles de SIMCOM Limited para conectividad móvil:
Según la plataforma tecnológica, los módulos SIMCOM se enumeran en esta tabla:
Aunque los módulos inalámbricos 4G y 5G son módems avanzados que ofrecen altas velocidades y características de las tecnologías 4G y 5G, los módulos inalámbricos 2G todavía se utilizan ampliamente en aplicaciones integradas. Los módulos inalámbricos 2G son más económicos y ofrecen una solución inalámbrica ideal donde la velocidad y la latencia no son un problema.
El módem GSM-GPRS SIM900A
SIM900 es un módulo inalámbrico 2G que ofrece una solución GSM-GPRS cuatribanda 850/900/1800/1900 MHz. El módem cuenta con GPRS multiranura clase 10/clase 8 (opcional) y admite esquemas de codificación GPRS CS-1, CS. -2, CS-3 y CS-4.
Este módem ultracompacto requiere una tensión de alimentación de 3,2 a 4,8 V. Se puede controlar mediante comandos AT (comandos AT mejorados GSM 07.07, 07.05 y SIMCOM), que se pueden comunicar a través de la interfaz serie (UART), I2C y SPI.
También tiene una interfaz única para una SIM externa de 3V/1.8V en la que se pueden conectar Mini-SIM (factor de forma 2FF), Micro-SIM (factor de forma 3FF) y NanoSIM (factor de forma 4FF). se puede conectar.
El módem está equipado con GPIO, PWM, ADC y una interfaz de audio analógica, por lo que puede tener entrada de audio y micrófono y altavoz, así como interfaz de pantalla y teclado. También viene con un RTC incorporado.
Algunas de las características importantes del módem SIM900A se enumeran aquí:
El módem SIM900A tiene este diagrama de pines:
El módem SIM900A tiene esta configuración de pines:
Hardware y cableado
Es bastante fácil conectar el módem.
- Los pines de fuente de alimentación 57, 56 y 55 deben conectarse a una fuente de 5 VCC capaz de generar ráfagas de 2 A.
- Se puede proporcionar tierra en el pin 54 del módem.
- La ranura de la tarjeta SIM debe estar conectada a los pines 30 (el suministro de voltaje de la tarjeta SIM), 31 (la salida de datos de la SIM), 32 (el reloj de la SIM), 33 (el reinicio de la SIM) y 34 (la detección de la SIM).
Las conexiones a la ranura de la tarjeta SIM dependerán del tipo de soporte de tarjeta SIM utilizado para montar el módulo. La siguiente imagen muestra el circuito de referencia para las conexiones entre el SIM900A y un soporte de tarjeta SIM de 8 pines.
Ahora, la antena debe estar conectada al pin 60. Para encender/apagar el módem, se puede conectar un botón entre el pin 1 (PWRKEY) y el pin 2 (PWRKEY_OUT). Para la entrada MIC, los pines 19 (positivo del micrófono) y 20 (negativo del micrófono) deben estar conectados a un conector.
De manera similar, para las conexiones de los altavoces, los pines 21 (altavoz positivo) y 22 (altavoz negativo) también deben estar conectados a un conector. Para comunicarse con el módem a través del protocolo UART, los pines 9 (transmisión en serie), 10 (recepción en serie) y 17 (tierra) deben estar conectados a un encabezado.
El Txd y Rxd de SIM900A deben conectarse al Rxd y Txd del controlador/computadora respectivamente. Los encabezados para comunicación serial a través de otros protocolos (I2C y SPI) también se pueden proporcionar de manera similar. Además, si es necesario, se pueden proporcionar conexiones de circuito para control de flujo de hardware y software UART a través de un encabezado.
A continuación se muestra un circuito de referencia para el módulo SIM900A:
Puedes diseñar tu propio módulo SIM900A. La Guía de diseño de referencia SIM900 es muy útil en este proceso. Existen en el mercado varios módulos listos para usar para el módem GSM-GPRS SIM900A.
Aquí hay un ejemplo:
Tenga en cuenta que este módulo tiene:
- Una toma de corriente que se puede conectar a un adaptador de CA a CC
- Un soporte para tarjeta SIM en la parte trasera
- Encabezados para comunicación UART
- Una entrada de micrófono y altavoz, así como líneas de módem serie.
- Además, los LED de estado y el zumbador están conectados al módulo.
Interfaz del módulo GSM-GPRS SIM900A
Es fácil conectar el módulo SIM900A con Raspberry Pi, microcontroladores e incluso computadoras de escritorio. Puede utilizar interfaces UART, I2C o SPI para conectar el módulo en serie a un dispositivo de control.
Para comunicarse a través del protocolo UART, simplemente conecte el Txd y Rxd del módulo con el Rxd y Txd del RPi usando un cambiador lógico TTL de 5 a 3.3V.
Recuerde que el SIM900A es un dispositivo de 5V con un puerto UART de 5V. Por lo tanto, su puerto UART no puede interactuar directamente con el puerto serie del hardware del RPi. Pero se puede diseñar un cambiador de voltaje simple de 5V-3V3 usando un diodo 1N4148.
Aquí hay un diagrama de circuito:
Para realizar y recibir llamadas de voz, se pueden utilizar la entrada de micrófono y altavoz...
Luego inserte una tarjeta SIM en el soporte de la tarjeta SIM, alimente el módulo con un adaptador y estará listo para funcionar.
Para conectar el módulo a Arduino o cualquier otro microcontrolador de 5V, el puerto UART del módem SIM900A se puede conectar directamente al puerto serie de Arduino (o a un controlador de 5V).
También puede conectar el módem a cualquier computadora de escritorio. Se puede conectar en serie a cualquier sistema de escritorio mediante una tarjeta serie USB. Sin embargo, la placa debe configurarse para utilizar señales UART de 5 V.
Hackear auriculares para recibir/hacer llamadas de voz
Un conector para auriculares típico puede servir como entrada de micrófono y altavoz para el módem SIM900A.
Esta imagen muestra la configuración de pines de las tomas de auriculares comunes:
Para la entrada de micrófono y altavoz, se requieren unos auriculares con micrófono y altavoces. El conector estándar (Apple) es bastante común en cascos y audífonos para computadoras y teléfonos celulares.
El micrófono y el altavoz están conectados internamente al conector de esta manera:
Estos son los siguientes pasos:
- Suelde dos cables/cables de puente a la tierra del conector (para el negativo del micrófono y el negativo del altavoz)
- Cortocircuite los conectores de audio derecho e izquierdo (ya que solo hay una entrada de altavoz en el conector)
- Suelde un cable/puente (para el positivo del altavoz) al audio derecho e izquierdo, cerca del conector.
- Suelde un cable/cable de puente (al positivo del MIC) al conector del micrófono.
Para una soldadura limpia, el conector se puede quitar del cable de los auriculares y los cables de puente se pueden soldar directamente a los cables respectivos de las conexiones del micrófono y del altavoz.
Normalmente, el cable de sus auriculares/auriculares estará codificado por colores:
Después de soldar los cables de puente a los auriculares, debería verse así:
La mayoría de los auriculares y audífonos para computadoras/móviles consumen poca corriente y ya son compatibles con TTL de 5 V.
También se pueden conectar cualquier altavoz de 8 ohmios al SIM900A. Sin embargo, para piratear y conectar los auriculares al SIM900A, debe tener una impedancia de 8 ohmios.
Para una mejor experiencia de audio, se recomienda el circuito de referencia de los auriculares o el amplificador de potencia de audio de 1 vatio (y se admite en la Guía de diseño de referencia del SIM900A).
Cómo funciona el módem SIM900A
El módem GSM-GPRS SIM900A se puede controlar mediante interfaces UART, I2C o SPI. Simplemente hay que conectarlo en serie a un dispositivo de control, que puede ser RPi, Arduino, un microcontrolador o cualquier computadora de escritorio (a través de la placa serie USB).
El módem comprende comandos AT que se le pueden transmitir a través del protocolo UART , I2C o SPI. El dispositivo de control se denomina equipo terminal (TE) o equipo terminal de datos (DTE). El módem puede denominarse equipo móvil (ME), estación móvil (MS), adaptador de terminal (TA) o equipo de comunicaciones de datos (DCE).
Con la ayuda de comandos AT, el módem se puede verificar, configurar y operar para realizar y recibir llamadas de voz, faxes, datos GPRS (SMS), MMS, así como datos a través de TCP/IP, IP, HTTP y FTP. protocolos.
En el próximo tutorial, cubriremos muchos de los comandos AT del módem GSM-GPRS SIM900A.