Как сделать маленький телефончик
Мобильный телефон своими руками. Часть 1
Недавно на хабре был пост про то, как некие умельцы из Массачусетсого Технологического создали «самодельный» мобильный телефон. Я думаю, пришла пора доказать, что наши месье тоже знают толк в из… э… в изысканных удовольствиях.
Итак, представляю вашему вниманию мобильный телефон, собранный практически «на коленке»!
Всех заинтересованных прошу под кат. Много картинок!
В связи со значительным объёмом материала статья будет в двух частях. В первой части будет приведено описание аппаратной части, а во второй части будут рассмотрены AT-команды модуля и приведены примеры их использования.
Итак, начнём.
Краткое описание
«Сердцем» телефона является GSM-модуль Quectel M10, обладающий широкими функциональными возможностями, включая как телефонную связь, так и передачу данных. Также устройство имеет источник питания, позволяющий питать устройство от источника 12В (например, свинцово-кислотного аккумулятора), интерфейс RS-232, клавиатуру, антенну, держатель SIM-карты и разъём подключения гарнитуры.
Модуль M10-TE-A
Начнём с блока питания
Блок питания
Блок питания обеспечивает питание устройства напряжениями +4,1В (ток до 2А), +5В (ток до 500 мА), +3,3В (ток до 100 мА). Напряжение 4,1В нужно для питания GSM-модуля. GSM-модули предъявляют весьма высокие требования к источнику питания. Источник питания модуля должен иметь напряжение от 3.4 В до 4.5В при токе до 2А, при этом амплитуда пульсаций при скачкообразном изменении тока нагрузки от нуля до максимума не должна превышать 400мВ. На рис. 1 показана допустимая амплитуда пульсаций питающего напряжения при работе модуля.
Рис. 1. Допустимые пульсации напряжения питания при работе GSM-модуля.
Изначально предполагалось, что устройство будет содержать микроконтроллер с напряжением питания 3.3 В и дисплей, для питания подсветки которого нужно будет напряжение 5В. На данном этапе предположим, что ток по каналу 5В не превышает 0.5А. Входное напряжение источника питания выберем равным 12В. Схема электрическая принципиальная приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема источника питания (pdf)
Схема не лишена недостатков, и в основном использует то, что было у меня «под рукой». Для серийной продукции такое решение, конечно, мало подходит, но для экспериментов вполне годится. Не будем подробно останавливаться здесь на работе этой схемы и на расчетах номиналов, так как они элементарны и подробно описаны в документации на соответствующие микросхемы.
Итак, собираем схему на макетной плате (рис. 3) и проводим испытания под нагрузкой, при этом контролируя температуру тепловыделяющих элементов. Испытания пройдены успешно.
Если вы собираетесь использовать только GSM-модуль, без других узлов, то источники +5В и 3,3В не нужны.
Рис.3. Плата источника питания
Плата клавиатуры
Схема платы клавиатуры практически без изменений взята из документации на модуль. Однако, уже после того, как она была собрана, оказалось, что ряд кнопок не поддерживается данной версией модуля. В принципе, можно вообще не подключать клавиатуру к модулю, все действия с модулем можно производить с помощью AT-команд через UART.
Схема клавиатуры приведена на рис. 4. Диоды служат для защиты модуля от статического напряжения.
Рис.4. Схема клавиатуры (pdf)
Рис.5. Плата клавиатуры
Плата GSM-модуля
Переходим к основной плате.
Так как устройство собрано на макетной плате, я решил использовать не модуль Quectel M10, который распаивается на плате, а его «производную», модуль с модулем M10-TE-A, имеющий разъём IDC с шагом контактов 1,27мм (двухрядная розетка). Антенна подключается к специальному маленькому разъёму (GSC) через переходник GSC-SMA. В серийном устройстве, на нормальной плате, разумеется, имеет смысл использовать обычный модуль M10. Следует иметь в виду, что M10 и M10-TE-A имеют разную нумерацию выводов, поэтому схему также придётся скорректировать.
Рис.6. Схема платы GSM (pdf)
Схема содержит модуль, держатель SIM-карты, разъем для подключения гарнитуры, разъем клавиатуры и пару микросхем: интерфейс RS-232 и вспомогательную микросхему для подключения к модулю пъезоизлучателя и светодиода. Никаких особых схемотехнических изысков здесь нет, практически всё взято из документации на модуль.
Ещё пара слов про подключение клавиатуры. Так как ряды ROW3, ROW4 и столбец COL4 не используются модулем, я решил задействовать их для кнопок включения и выключения модуля.
Дисплея телефон тоже не имеет. Хотя модуль имеет выводы для прямого подключения дисплея, его всё равно нельзя подключить, так как эта функция (как и многие другие) отключена у модулей, поступающих в открытую продажу.
Для питания часов реального времени используется ионистор (конденсатор ёмкостью 1Ф, большая круглая штука на плате). Если часы не нужны, его можно не устанавливать.
Сборка
Итак, пришла пора собрать наш конструктор:
Рис. 8. Всё готово к сборке
Рис. 9. Телефон в сборе
Теперь можно вставить SIM-карту, подключить питание, подключить телефон к компьютеру через COM-порт и приступить к исследованию AT-команд.
Пара слов про бюджет.
Бюджет
Модуль Quectel M10-TE-A 665,64 р.
Антенна 120 р.
Держатель SIM-карты SCV-W2523X-06-LF 21,80р
Кабель-переходник GSC-SMA — 161,86р.
Остальные комплектующие найдены в радиусе трёх метров.
В заключение первой части
В следующей части будут рассмотрены AT-команды, поддерживаемые модулем.
Ссылки
К сожалению, на сайте производителя представлена далеко не полная информация о модуле. Большая часть pdf-файлов не выложена в открытый доступ, тем не менее, в сети можно найти некоторые из них. Я взял на себя труд собрать эти файлы и выложить для скачивания.
1. M10_ATC_V1.03.pdf — справочник по AT-командам модуля M10
2. M10_EVB_UGD_V1.01.pdf — описание отладочной платы на базе модуля M10
3. M10_GSM_Module_Specification.pdf — краткое описание модуля M10
4. M10_HD_V1.02.pdf — Hardware Design
5. M10-TE-A_HD_V1.01.pdf — описание платы на основе модуля M10
6. GPRS_Startup_UGD_V101.pdf — установка модема в Windows
7. GSM_UART_AN_V100.pdf — подключение устройств к UART
8. RF LAYOUT_AN_V1.0.pdf — подключение антенны к модулю
9. GSM_Location_ATC_V10.pdf — запрос координат и времени
Документы, описывающие работу с FTP, HTTP, MMS, SMTP и TCP/IP соответственно:
10. GSM_FTP_ATC_V100.pdf
11. GSM_HTTP_ATC_V100.pdf
12. GSM_MMS_ATC_V101.pdf
13. GSM_SMTP_ATC_V11.pdf
14. GSM_TCPIP_AN_V101.pdf
PS. Если у вас не открываются ссылки, попробуйте скачать здесь:
PDF (одним архивом)
Схемы (одним архивом)
Делаем мобильный телефон с нуля
Сегодня мы сделаем вполне себе рабочий, хотя и довольно простой в плане функционала, мобильный телефон.
Вот перечень тех функций, которые будет поддерживать наш телефон:
Телефон будет работать в GSM сетях и использовать обычную SIM карту. Он будет сконструирован на базе железа и софта входящего в комплект Arduino GSM Shield (можно купить на амазоне,
90$ за новый, и 70$ за б/у). Однако Arduino GSM Shield это просто набор голых плат, в них мало веселья, нам же нужен настоящий телефон, с интерфейсом, кнопками, микрофоном, дисплеем и т.д. Детальное описание железа и софта можно найти на open source проекте размещенном на GitHub (Железо и Софт)
Зачем я делаю этот проект? Отчасти потому что это весело, и отчасти потому что, хотя телефоны и стали за последние 10-15 лет вездесущими, очень малый процент людей догадывается и понимает как они работают, и как они устроены. С виду они кажутся сложными, но на самом деле собираются также как электро чайник или микроволновка. А так как телефоны вездесущи и популярны, в мире полно компаний которые выпускают нужные нам комплектующие.
Проведя пару вечером за компьютером я натыкался на места где можно было бы купить все элементы по довольно низким ценам в малом количестве, и для их сборки не нужно было дополнительное оборудование, только твои, надеюсь умелые руки. Возможно я что то упростил, и конечно придется приложить немного усилий для сборки телефона, но поверь мне, собрать его гораздо проще, чем получить степень по физике.
Шаг 1: Материалы и комплектующие
Платы можно заказать от OSH Park. Стоимость комплекта из 3 штук
Для сборки платы понадобится конечно же паяльник (пример), припой, щипцы и т.д. Для программирования микроконтроллера понадобится AVR программатор (например такой) и usb кабель (пример). Для зарядки батареи понадобится mini-USB. Если у тебя нет ничего из этого, и ты не планируешь создавать дома полноценную лабораторию, то обратись в местный кружок юных техников, скорее всего у них есть все что тебе нужно, и они не откажут тебе в просьбе поработать с их оборудованием в обмен на хрустящие купюры или банку меда 🙂
Для корпуса нам понадобится фанера 6 мм (только не покупай фанеру на которой видны следы клея, при работе с лазером он может возгореться), шпон,
1.5 см шурупы. Хотя конечно ты можешь придумать и свой корпус и сделать его из любого другого материала.
Шаг 2: Паяем электронику
Хотя в телефоне много мелких компонентов, которые монтируются к плате, тем не менее, немного наловчившись, вполне можно спаять все это руками.
Хотя процесс припоя большинства компонентов не сложен, есть некоторые моменты на которые нужно обратить внимание:
Конденсаторы: будь осторожен с полярностью больших конденсаторов (1000 uf), они могут взорваться если паять их обратной стороной. Для ориентира обращай внимание на оранжевую полосу.
Полярность: другие компоненты с полярностью: включая супер конденсатор, диоды, микроконтроллер ATmega1284P, M10 GSM модуль, сокет SIM карты, микрофон. Компоненты без полярности: микрофон, кнопки, малые конденсаторы, резисторы.
Шаг 3: Прошиваем
Шаг 4: Решаем проблемы со связью
В телефоне много компонентов, которые ответственны за работу с сетью, их не верная настройка может повлечь проблемы с подключением к сети. Если на дисплее не исчезая светится Connect, можно быть уверенным что то то пошло не так. Ниже я приведу одни из самых частых причин подобного поведения. Если же ты вовсе не видишь на дисплее ничего, то нужно проверить места спайки компонентов, и убедится в том, что софт встал как нужно и без ошибок.
Что нужно проверить:
Не забыл ли ты вставить SIM карту?
Корректно ли припаян сокет SIM карты? А 22 омный резистор (тот, который соединяет сокет сим карты и GSM модуль)? Все ли в порядке с GSM модулем?
Корректно ли припаяна антенна?
Резистор на 0 ом корректно ли припаян? (тот, что на соединении M10 GSM модуля и антенны)
Попробуй выйти из помещения в место с точно хорошим сигналом.
Шаг 5: Использование телефона
Вот и настал таки тот самый радостный момент, когда можно начать звонить подругам и друзьям 🙂
По крайней мере, я надеюсь что у тебя все получилось! Однако осталось еще буквально пара моментов.
Блокировка телефона.
Чтобы заблокировать телефон нажми левую верхнюю кнопку. В таком состоянии он по прежнему будет принимать смс и звонки.
Звонки.
Для совершения звонков просто набери нужный номер и нажми Call (все как на обычном телефоне), для удаления вводимых цифр используй кнопку *.
Шаг 6: Делаем корпус
Корпус я сделал из шпона на лазерном чпу. Нужно быть очень внимательным с размерами, так чтобы в корпус поместилась плата и конечно чтобы на задней и передней частях совпадали места с отверстиями. Схему корпуса можно найти на GitHub (ссылка).
Ну что, кажется аппарат для дозвона на Луну готов 🙂
Делаем бумажный телефон для детей
Дети часто подражают взрослым. А если родители деловые люди и часто говорят по телефон, то ребенок часто берет предмет, например, пульт от телевизора, и повторяет за папой или мамой телефонный разговор. Сделайте вместе с ребенком телефон из бумаги или картона по предложенным уроками, чтобы все было совсем натурально! Кстати, мы делали и более сложные уроки, например, бумажную машинку или самолет.
3D-модель iPhone 4
Чтобы сделать такой телефон, вам понадобится:
Вариант №2 – распечатайте готовый шаблон корпуса с уже нарисованным экраном на картоне или плотной фотобумаге и склейте из него телефон. Вставьте внутрь корпуса прямоугольники из гофрокартона, чтобы придать ему жесткость.
Мобильный телефон из 80-х
А теперь вернемся в прошлое и сделаем телефон старой модели из картона. Наверное, Вы уже не застали такие изделия.
Вам понадобятся следующие материалы и инструменты:
Равномерно обмотайте половину зубочистки скотчем и приклейте на самый конец картонный кружок или бусину, после чего вставьте другой конец в отверстие в трубке и зафиксируйте термоклеем с внутренней стороны.
Вставьте поперек трубки 1-2 картонных прямоугольника, чтобы укрепить конструкцию, и заклейте края ее передней части (микрофон и спикер).
Вырежьте еще одну полоску картона для клавиатуры, нарисуйте на ней кнопки и вклейте во впадину на передней стороне трубки.
И еще раз, что получилось:
Картонный телефон с циферблатом
Закрепите шуруп гайкой, оставив немного места, чтобы циферблат мог свободно вращаться.
Примечание: С этой же целью можно использовать канцелярские гвоздики или заклепки.
Обзор bb-mobile micrON-4 – Bluetooth-гарнитура с дизайном мини-телефона
Всем доброго времени суток. Сегодня речь пойдет не о планшете, не о смартфоне и даже не о телефоне. Хотя на первый взгляд bb-mobile micrON-4 как раз очень напоминает последний, на самом деле это не мобильник, а Bluetooth-гарнитура, выполненная в виде телефона. Логика в таком шаге разработчиков есть: знаю, что многим не нравится носить беспроводную гарнитуру на ухе, в то время как разговаривать по большим смартфонам тоже комфортно не всем. А ведь есть еще и планшеты с 3G-модемами, поддерживающими голосовую связь. Вот для таких товарищей bb-mobile micrON-4 и предназначена – вы вроде как говорите по обычному мобильному телефону, который заметно компактнее той же Nokia 105, но при этом гарнитура подключена к головному устройству, лежащему в кармане или сумке. И на ухе у вас в это время ничего не висит.
Еще раз подчеркну, что bb-mobile micrON-4 – это не телефон. Это именно гарнитура (аксессуар), так что без смартфона или планшета толку от нее не будет.
bb-mobile micrON-4 и Samsung Galaxy S4
Четверка в названии продукта намекает на то, что ранее были выпущены еще три модели этого семейства. Так и есть. bb-mobile micrON и micrON-2 также выполнены в виде маленьких мобильных телефонов, а вот micrON-3 напоминал пластиковую карту – без экрана и клавиатуры. Так что герой этого обзора скорее является наследником модели micrON-2.
Технические характеристики
Упаковка и комплектация
bb-mobile micrON-4 продается в блистере, выглядит он вот так:
В комплекте шнурок для ношения на шее, кабель для зарядки от USB-порта компьютера (блок для розетки придется докупать отдельно), гарантийный талон и инструкция.
Дизайн и управляющие элементы
Гарнитура выглядит как очень маленький и ладный телефон или, если хотите, телефончик. Корпус белый с серебристыми вставками «под хром». Качество сборки очень высокое, bb-mobile micrON-4 воспринимается как монолитный брусочек. Весит гарнитура не более 40 г, что в три-четыре раза меньше среднестатистического современного смартфона. Также стоит отметить, что micrON-4 несколько компактнее micrON-2: 92 х 35 х 8,7 мм вместо 104 х 38 х 12 мм.
Клавиатуру я бы не назвал очень удобной – кнопки расположены на пластиковой пластине и имеют небольшой ход. Если бы клавиши были нужны только для поиска телефонов в адресной книге, то и ладно бы. Но bb-mobile micrON-4 позволяет писать СМС – об этом чуть ниже. В целом, если вы имели дело с какой-нибудь Motorola RAZR (раскладушкой, а не смартфоном), то вы поймете, какая клавиатура у этой гарнитуры. Жить можно, но привыкать придется.
Nokia 105 и bb-mobile micrON-4
Система управления устройством простая – она примерно такая же, как у многих кнопочных телефонов. Есть пара софт-кнопок, стрелки «вверх» и «вниз», клавиши приема и отбоя вызовов. Еще предусмотрена клавиша с нотой: в меню она дублирует левую софт-кнопку, открывая разделы и подпункты; если же на головном устройстве проигрывается музыка, то эта клавиша откроет доступ у интерфейсу управления воспроизведением. Переключение между песнями производится кнопками 1 и 3 на клавиатуре, а клавиша 2 ставит музыку на паузу. bb-mobile micrON-4 может выступать и как стереофоническая Bluetooth-гарнитура – на корпусе устройства есть стандартный 3,5-мм разъем для подключения практически любых наушников.
Экран
По сравнению с bb-mobile micrON-2 диагональ дисплея выросла: с 1,1 до 1,44 дюйма. Сменилась и технология – с OLED на TFT. При этом дисплей стал цветным – по качеству он вполне сравним с экранами Nokia 105, Samsung Keystone 2 и прочих ультрабюджетников. Цвета приятные глазу, на солнце изображение более-менее читаемо, хотя углы обзора небольшие.
В работе: что умеет bb-mobile micrON-4?
Сразу же следует обозначить следующий факт: bb-mobile micrON-4 предназначен прежде всего для Android-устройств. С аппаратами на iOS он тоже совместим, но большинство функций работать не будет – вы получите обычную Bluetooth-гарнитуру. Между тем bb-mobile micrON-4 является гарнитурой отнюдь не обычной, что и доказывают ее возможности в связке с Android.
Итак, после первого подключения к смартфону или планшету на базе операционки от Google, bb-mobile micrON-4 скачивает оттуда все контакты. На синхронизацию примерно 250 контактов ушло около минуты, то есть много времени этот процесс не занимает. Поиск абонентов с клавиатуры гарнитуры поддерживается, причем речь идет как о кириллице, так и о латинице. Если у карточки абонента в смартфоне два номера, то в адресной книге они будут отображаться, например, как «Коля(1)» и «Коля(2)». Ну претензия у меня лишь одна. У меня в смартфоне указано, чтобы контакты без номеров телефонов вообще не отображались: как правило, номера не указаны у почтовых адресов в Gmail, и в телефонной книге они мне не нужны. Так вот, в bb-mobile micrON-4 демонстрируются все контакты подряд – и с телефонами, и без. Позвонить можно, естественно, только по тем, где номера указаны. Между тем скрыть контакты без номеров не представляется возможным, что несколько расстраивает.
Лог звонков также скачивается со смартфона/планшета и отображается на экране bb-mobile micrON-4, так что можно звонить последним контактам, не доставая головное устройство из кармана. При входящем звонке гарнитура проигрывает единственную записанную в ее память мелодию, сменить которую нельзя. Смартфон/планшет при этом тоже «поет», но тот рингтон, который в нем задан. В bb-mobile micrON-4 есть четыре режима оповещения о входящем вызове: «звук», «вибрация», «звук + вибрация», «без звука». Вибра не самая мощная.
Самая же, на мой взгляд, главная инновация в следующем: bb-mobile micrON-4 позволяет обмениваться СМС и отображает уведомления из клиентов соцсетей и прочих приложений, установленных в головном устройстве. Достигается сие с помощью приложения BTNotification, которое необходимо скачать с сайта bb-mobile (в инструкции есть ссылка), установить на смартфон или планшетный компьютер под управлением Android и активировать в настройках.
После установки приложения ваши сообщения появляются в bb-mobile micrON-4. Их можно читать, на них можно отвечать, используя клавиатуру гарнитуры. Весьма удобно, особенно в случае планшета с 3G-модемом – его обычно лень доставать из сумки.
В настройках приложения BTNotification можно указать, какие именно приложения смогут отправлять уведомления на гарнитуру. Например, в случае Instagram отображается ник того, кто вам поставил лайк. А в случае «ВКонтакте» даже текст лички. Эта функция уникальна и роднит bb-mobile micrON-4 с часами серии Samsung Galaxy Gear, которые стоят раз в 5-7 дороже.
Пара слов об интерфейсе и программных опциях. Он выполнен в виде карусели. Любопытно, что в bb-mobile micrON-4 есть секундомер – мелочь, а приятно. Еще в гарнитуре предусмотрена функция уведомления о разрыве связи по Bluetooth – она срабатывает в том случае, если головное устройство отдалилось от «Микрона» на 7-10 метров. В этом случае гарнитура начинает весьма громко выть, так что вы наверняка вспомните, что забыли свой планшет или смартфон и вернетесь за ним. (Остается надеяться, что его за это время никто не украдет.)
Заряжать bb-mobile micrON-4 придется раз в 5-7 дней. Хотя если вам приходит очень уж много личек/лайков/писем, то гарнитуру можно посадить и за 3-4 дня.
Заключение
На мой взгляд, отличный продукт получился – и для себя, и на подарок. Благо стоит bb-mobile micrON-4 не так уж и дорого: около 2 тысяч рублей. Корпус у гарнитуры аккуратный, экран тоже неплохой, качество передачи речи достойное, дизайн симпатичный. Плюс несколько уникальных функций есть, которые роднят ее даже не с Bluetooth-«ушами», а со «смарт-часами». Так что если вам надоело разговаривать по 5- или 6-дюймовому смартфону или по 7- или там 8-дюймовому планшету, то можно брать, в хозяйстве такой аксессуар однозначно пригодится. Есть у bb-mobile micrON-4 и недостатки (см. ниже), но положительных сторон в разы больше.
Плюсы
+ Отличный дизайн + Высокое качество сборки + Возможность обмена СМС + Возможности отображения уведомления + Качество передачи речи + Неплохой экран + Стабильность работы + Конкурентоспособная цена