Датакабель на микросхеме 232-й серии для мобишаринга!

[Geroy]

Полнофункциональный датакабель на микросхеме 232-й серии.для мобишаринга!!!

В статье приводится схема и методика сборки простого, но в то же время полнофункционального датакабеля для соединения мобильных телефонов Siemens с персональным компьютером. Статья ориентирована как на людей, имеющих опыт в сборке электронных схем, так и на любителей.

1. Введение

Зачем нужно собирать дата кабель? Ведь и порт компьютера, и порт телефона подчиняются стандарту RS-232. Казалось бы, нужно просто соединить соответствующие контакты COM-портов компьютера и телефона, и связь установится. Но в действительности оказывается, что UART компьютера и UART телефона используют разные уровни сигналов. Следуя стандарту RS-232C, порт компьютера использует сигналы от −12 до −3 вольт (логическая "1") или от +3 до +12 вольт (логический "0"), а порт телефона оперирует сигналами CMOS уровня, т.е. +2.8 вольта и выше – логический "0", а 0 вольт – логическая "1". Для взаимного преобразования сигналов промышленностью был разработан ряд микросхем, одну из которых (самую дешёвую) - ST232, аналог MAX232, я использовал в данной схеме.

Предлагаемая схема кабеля состоит из широко распространённых деталей, доступных на радиорынке. Схема собирается навесным монтажом и не требует изготовления печатных плат. После сборки кабель не нуждается в какой-либо настройке. Телефоном кабель определяется как DCA-500 и позволяет работать с телефоном с помощью всех известных мне на сегодняшний день программных средств (в т.ч. Mobile Phone Manager (далее - MPM), GPRS Internet, SiMoCo, V_KLay и т.д.). Мною собрано несколько экземпляров данного кабеля и протестировано на разных компьютерах с моделями телефонов Siemens M55, CX70, SL65 и SL75. Во всех случаях кабель устойчиво работал и ничем не отличался от оригинального.

2. Принципиальная схема

Рис.1 Принципиальная схема датакабеля.

Кабель собран на широко распространённом преобразователе ST232 (аналог MAX232). Эта микросхема включает в себя два преобразователя RS-232 → CMOS и два CMOS → RS-232, в то время как для обеспечения полного аппаратного контроля передачи нам необходимо 3 канала CMOS → RS-232 (TxD, DCD, CTS) и один канал RS-232 → CMOS (RxD). Поэтому один из каналов CMOS → RS-232 необходимо эмулировать, т.е. выставить фиктивное значение, не изменяющееся в процессе работы, а один канал RS-232 → CMOS является лишним и не используется. В данной схеме эмулируется сигнал CTS, который, как показывает практика, во время работы не изменяется, и передавать его необязательно.

Ещё один нюанс связан с тем, что ST232 – пятивольтовая микросхема, т.е. сигналы на её CMOS выходах имеют амплитуду +5 В, в то время как порт телефона использует сигналы амплитудой +3.3 В. Эта неувязка решается установкой шунтирующего стабилитрона VS2 на 3.6 В (с небольшим запасом) в паре с ограничительным резистором R1 на входе RxD телефона. Номинал резистора (1 кОм) подобран таким образом, чтобы минимизировать потери на стабилитроне и обеспечить приемлемый режим работы микросхемы, с одной стороны, и не внести больших искажений в полезный сигнал, с другой стороны.

Номиналы конденсаторов обвязки (С1 – С4) были выбраны 1 мкФ, допускается установка 0.1 мкФ. Главное – они должны быть танталовые, с низкими потерями.

Необходимое для микросхемы питание может получаться как от телефона через диод VD3 с "докачкой" от линий RTS и DTR COM-порта компьютера (VD1, VD2), так и только от RTS и DTR. Первый вариант предпочтительней, так как обеспечивает лучшие условия работы микросхемы, а значит, более стабильную работу. Этот вариант используется при соединении с включённым телефоном (GPRS, MPM, SiMoCo), а также при прошивке WinSWUP’ом. Второй вариант запитки (только от RTS и DTR) используется при работе с V_KLay и различными анлокерами. Напряжение питания стабилизируется стабилитроном VS1 и сглаживается конденсатором C5.

Для правильного опознавания кабеля, со стороны разъёма телефона пины 5 (CTS) и 7 (DCD) через резисторы 10 кОм (R2, R3) должны быть притянуты к общему проводу, а пин 6 (RTS) – соединён с ним.

3. Сборка кабеля

3.0. Приобретаем необходимые детали. Всего понадобится:

- Разъём COM "мама", DB9F 1 шт - 2.5 грн

- Разъём Siemens x55 1 шт - 5 грн

- Шнур от мыши или клавиатуры 1 шт - б/у

- Микросхема ST232 (DIP) 1 шт - 3 грн

- Диоды КД522 (импортные 4148) 3 шт - 0.45 грн

- Стабилитроны (стекло): 3.6 В 1 шт - 0.15 грн

5.1 В 1 шт - 0.15 грн

- Конденсаторы танталовые, SMD, 16-вольтовые: 1 мкФ 4 шт - 0.4 грн

4.7 мкФ 1 шт - 0.1 грн

- Резисторы (самые мелкие): 1 кОм 1 шт - 0.1 грн

10 кОм 2 шт - 0.2 грн

- Прямые руки 2 шт - не продаётся

- Итого (самая дорогая весчь - 12.05 грн ($2.4)

3.1. Собираем все детали в кучу, убеждаемся, что всего хватает.

3.2. Начинаем с "доработки" микросхемы. Чтобы она без проблем влезла внутрь разъёма, да ещё и оставила место под другие детали, её нужно доточить. В прямом смысле: стачиваем её корпус с противоположного от ключа конца аж до выводов 7 и 10 (выводы 8, 9 уходят в небытиё, они нам не понадобятся). Можно немного подточить со стороны ключа, вплотную до ножек. Воспользуйтесь напильником, а лучше всего – точилом. В результате должна получиться ST232 в корпусе DIP14 (нумерация выводов, конечно, остаётся от DIP16), идеально помещающаяся в разъёме (см. фото).

3.3. Теперь берём 25-ваттный паяльник с тонким жалом и напаиваем конденсаторы в последовательности: С1, С3, С4, С5, С2. Для этого некоторые ножки микросхемы нужно загнуть внутрь и укоротить приблизительно на 1 мм. Припаивать нужно так, чтобы из-за кондёров не выступали концы ножек, монтаж будет плотный, и нам не нужно, чтобы эти концы с чем-нибудь закоротили.

Отрицательный вывод С4 (без полоски) припаиваем к 6-й ножке, а положительный - проводом - к 15-й.

3.4. Теперь спаиваем вместе резистор 1 кОм и стабилитрон 3.6 В (сторона с полоской стабилитрона - к резистору) и припаиваем всё это к микросхеме: "-" стабилитрона - на землю ("+" С4), резистор - на вывод 12 микросхемы. Место спайки резистора и стабилитрона - это точка, куда будет паяться провод TxD.

3.5. Припаиваем стабилитрон 5.1 В между 15-й и 16-й ножками микросхемы, полосочкой - к 16-й.

3.6. Отгибаем ножки 13 и 14 ST232 под прямым углом, они попадут точно в гнёзда контактов 2 и 3 разъёма COM-порта.

3.7. Выводим проводом контакт GND, приблизительно где будет пин 5 COM-порта (около пина 11 ST232). Провод нужно изолировать, чтобы он случайно не закоротил ножки микросхемы.

На разъёме COM-порта:

3.8. Спаиваем перемычкой пины 6, 8.

3.9. К выводам 4 и 7 припаиваем КД522 жирными полосочками к порту, другие концы – вместе, как на фото (если используете импортный аналог 1N4148, то паять его нужно сторонами без полоски – к порту, а "полосатые" концы спаиваются вместе).

3.10. Спаиваем обе части (ST232 и COM-разъём) вместе в точках:

пины 2, 3 порта – с ножками 14, 13 ST232;

пин 5 порта – с отводом общего провода;

общая точка диодов – к 16-й ножке ST232;

пин 1 порта – к ножке 7 ST232;

пины 6, 8 порта - к ножке 2 ST232.

3.11. Припаиваем ещё один КД522 стороной без полоски к 16-му выводу микросхемы (1N4148 – стороной с полоской), а другой вывод пойдёт по кабелю к "+" (1-й пин телефона).

3.12. Паяем разъём телефона:

пин 6 (RTS) соединить со 2-м пином (GND) перемычкой;

пин 5 (CTS) резистором 10 кОм соединить с GND (уже 6-й пин);

пин 7 (DCD) тоже через резистор 10 кОм подсоединить к GND.

3.13. Распаиваем кабель:

пин 1 телефона (PWR) – к КД522;

пин 2 телефона (GND) – к пину 5 COM-порта;

пин 3 телефона (TxD) – к 11-й ножке ST232;

пин 4 телефона (RxD) – к точке соединения стабилитрона с резистором;

пин 7 телефона (DCD) – к 10-й ножке ST232.

3.14. Укладываем схему в корпус разъёма COM-порта, телефонный разъём – в свой корпус. Чтобы провод не болтался в разъёме, на конце нужно намотать немного изоленты.

Всё. Кабель готов к употреблению.

4. Возможные изменения в схеме

4.1. Использование других микросхем вместо ST232

4.1.1. Применение трёхвольтовых микросхем (MAX3232 или ADM3202).

Если у вас есть лишние 10 грн. (≈ $2), то вместо ST232 я рекомендую поставить МАХ3232 (ADM3202). Эта микросхема аналогична 232-й за исключением того, что она трёхвольтовая. При этом улучшается режим по питанию, а значит, стабильность работы и скорость передачи (460 кбит/с и более).

По выводам они идентичны, а схема упрощается: выбрасываются элементы VS2 и R1, а VS1 вместо 5.1 В ставится 3.6 В (КС136А). Конденсаторы С1 - С5 заменяются на керамические неполярные 0.1 мкФ.

4.1.2. Применение MAX232A (ADM232A).

MAX232A (ADM232A) требует замены конденсаторов С1 - С5 на керамические неполярные 0.1 мкФ.

4.1.3. Применение MAX232 (Maxim), HIN232, ICL232 (Intersil), SP232E (Sipex), 5559ИН1Т (Интеграл).

Эти микросхемы ставятся вместо ST232 без каких-либо изменений в схеме.

4.2. Использование 4-проводного шнура

Если вы не нашли 5-проводный шнур (встречается в некоторых клавиатурах, 4 жилы + экран) и решили использовать 4-проводный кабель от дохлой мыши, то схема допускает два варианта использования такого кабеля:

4.2.1. Сигнал DCD не пропускается по кабелю, а эмулируется аналогично CTS: пин 1 COM-порта соединяется с пинами 6 и 8. При этом резистор R2 остаётся на своём месте. Кабель не теряет никаких своих характеристик.

4.2.2. Питание от телефона не подаётся по кабелю. Такой вариант возможен, но при этом ухудшается режим питания микросхемы. Как следствие, скорее всего с кабелем будут работать только флешеры (не WinSwup!). Нормального GPRS'a и работы с MPM вы, вероятно, не добьётесь.

Отсюда вывод: 4-проводный шнур используйте с эмуляцией сигнала DCD.

4.3. Внешняя запитка +5 В

Если вы – крутой хацкер и перепрошиваете аппарат по пять раз на день, то вам будет необходима высокая скорость передачи данных. Для этого можно запитать схему от внешнего источника +5 В (от разъёма USB, или от игрового порта, или вывести +5 В из компьютера). Тогда схема будет обеспечивать скорость передачи до 460 кбит/с (возможно, и выше!) при том, что при стандартной запитке вы не сможете преодолеть предел в 230 кбит/с.

Для осуществления такой запитки припаивайте провод к 16-й ножке микросхемы и выводите его из корпуса разъёма. Если при этом вы исключите диод VD3, тогда получится кабель с подзарядкой аппарата (или подразрядкой, если подключите телефон к выключенному компу!). Замечу, что эту модификацию нельзя использовать совместно с п. 4.1, да и смысла нет.

5. Испытания

Испытания кабеля проведены на компьютере с чипом UART Winbond W83877TF, ОС Windows 98SE с установленным драйвером SHSmod (аналог HiSerial для Win98) и телефонами Siemens M55, CX70 и SL75. Для считывания флеша использовались программы x65flasher, V_KLay, прошивался аппарат WinSwup’ом, GPRS – Интернет использовался через стандартный драйвер, файлы заливались с помощью SiMoCo.

На собранном кабеле флеш SL75-го (96 Мб) был успешно считан на скорости 230 кбит/с x65flasher'ом. Флеш CX70 (32 Мб) был успешно считан V_KLay'ем тоже на 230 кбит/с. Затем SL75-й был успешно прошит на 39-ю прошивку WinSwup'ом на скорости 230 кбит/с без галочек Skip Pre-Check и Skip Post-Check.

С помощью М55 я установил соединение с Интернет (модем соединился на 115200 бит/с) и в течение около 3-х часов без единого разрыва блуждал по сайтам, в т.ч., конечно, Сименс Клуб.

С помощью SiMoCo я залил около 30 Мб видео- и аудиофайлов в файловую систему SL75-го на скорости 115200 бит/с (максимум).

Ещё, на другой машине, с установленным MPM, идущим в комплекте с SL75, я сделал бэкап записной книжки.

В общем, кабель обеспечивает полную функциональность на скорости до 230 кбит/с. При внешней запитке +5 В (см. п. 4.3) скорость можно поднять до 460 кбит/с.

6. Если кабель не заработал (методика поиска неисправностей)

Как уже было сказано выше, кабель после сборки в настройке не нуждается. Но, если только что собранный кабель не заработал, то можно попытаться определить и устранить неисправность. Воспользуйтесь следующей методой:

6.1. Подключите кабель к телефону, проверьте – правильно ли аппарат определил его. Для этого нажмите *#06# → Др.функ., в Acc.: должно быть DCA-500 (DCA-5 в М55). Если так, то идём дальше, нет – проверяем пайку резисторов R2, R3 и закороченность пина 6 телефона на пин 2, а также прозваниваем цепи: пин 3 телефона – 11-я ножка микросхемы; пин 4 телефона – точка соединения R1 и VS2. Проверьте полярность VS2.

6.2. Кабель определяется правильно, но телефон с компьютером не связывается. Проверьте качество паек и отсутствие закороток. Если всё нормально, тогда нужно проверить наличие необходимых напряжений в некоторых местах. Делается это так:

- подключаем кабель в разобранном виде к включённому телефону и к компьютеру (возможно, придётся развернуть системный блок для доступа к схеме);

- на компьютере запускаем V_KLay и жмём "Обновить", модель телефона неважна;

- в то время, как V_KLay пытается соединиться с телефоном, тестером измеряем напряжения относительно общего провода (пин 5 COM-порта) в следующих точках:

Vcc Ножка 15 микросхемы +3.7 В и выше (напряжение питания)

V+ Ножка 2 микросхемы Удвоенное напряжение питания

V- Ножка 6 микросхемы Удвоенное отрицательное напряжения питания

Если Vcc ниже 3.7 вольта, проверьте правильность установки стабилитрона VS1 и диодов VD1, VD2 (перепад напряжения на диодах должен быть менее 0.5 В).

Если V+ или V- не соответствуют требуемым, проверьте пайку, или замените конденсаторы С1 – С4.

6.3. Если все напряжения в норме, все пайки целы, закоротки отсутствуют, телефон правильно опознаёт кабель, но связь всё-таки не устанавливается, тогда можно предположить, что вам не повезло с микросхемой. Дело в том, что её работа вне условий, оговоренных в её даташите (5 В±0.5) не гарантирована, и может оказаться, что купленная вами микросхема очень требовательна к питающему напряжению. Не огорчайтесь, выполните доделку схемы согласно п. 4.3, и кабель должен заработать.

6.4. Пройдены все пункты 6.1 – 6.3, но кабель всё равно не работает! Неисправна микросхема. Я не буду советовать заменять микросхему – проще собрать новую схему на новой микросхеме.

Взято с сайта www.siemens-club.org

Изменено 16 января, 2010 пользователем Geroy