4G联网电路介绍

一、外挂4G模组基本概念

Air8101是一款支持2.4G WIFI6和蓝牙双模（经典蓝牙和BLE 5.4）的高性能工业引擎；

Air8101本身不支持4G联网，如果要使用4G联网，可以通过SPI接口外挂合宙4G模组（本文以Air780EPM为例）来实现；

SPI（Serial Peripheral Interface）是一种高速的同步串行通信协议，常用于短距离、全双工设备间通信。

其特点包括：

四线制：CLK（时钟线）、MOSI（主设备输出/从设备输入）、MISO（主设备输入/从设备输出）、CS（从设备片选）。
全双工：支持同时发送和接收数据。
主从模式：一个主设备（Master）可控制多个从设备（Slave），通过片选信号（CS）选择目标设备。

在 Air8101 中，SPI 接口通过特定 GPIO 引脚实现，需结合 LuatOS 的 API 进行配置。

二、外挂4G模组功能支持

Air8101做为主控，外挂Air780EPM模组实现4G联网功能时：

Air780EPM有独立的LuatOS固件，这个固件由合宙维护，用户不需要对这个固件做任何开发；如果这个固件有更新，可以本地烧录，也可以远程FOTA升级；
Air8101有独立的LuatOS固件，客户根据自己的业务逻辑开发demo脚本即可；
Air8101和Air780EPM之间通过SPI四线接口进行数据通信，Air780EPM做为SPI主机，Air8101做为SPI从机使用；
Air8101和Air780EPM之间还需要额外的两组GPIO来实现从机通知主机准备就绪和从机通知主机有新数据需要发送两项功能，其中第二项功能可选，如果GPIO足够，一定要使用第二项功能，因为这一项功能会大大提升4G传输速度；
Air8101和Air780EPM之间使用的SPI引脚以及两组GPIO，用户只需要配置一下即可，不用关心，也不用开发底层的控制业务逻辑；用户只需要关心具体的业务逻辑（例如tcp应用，http应用等）开发即可；

1. 硬件支持

SPI接口：使用CLK（时钟线）、MOSI（主设备输出/从设备输入）、MISO（主设备输入/从设备输出）、CS（从设备片选），四线SPI接口；
- Air8101可以使用任意一组可以复用为SPI接口的引脚，例如管脚号为：65/66/67/8、28/54/57/55、72/5/71/6、53/30/52/21四组中的任意一组；根据自己的项目引脚使用情况选择一组即可；
- Air780EPM固定选择管脚号为：83/84/85/86的这一组引脚即可，因为Air780EPM的LuatOS固件由合宙提供，固定使用了这一组SPI引脚；
从机（Air8101）通知主机（Air780EPM）准备就绪的硬件RDY接口：使用一组GPIO；
- Air8101可以使用任意一个GPIO，根据自己的项目引脚使用情况选择即可；
- Air780EPM固定使用管脚号为19的引脚即可，因为Air780EPM的LuatOS固件由合宙提供，固定使用了这一个引脚；
- 这一组GPIO必须使用；
从机（Air8101）通知主机（Air780EPM）有新数据需要发送的硬件IRQ接口：使用一组GPIO；
- Air8101可以使用任意一个GPIO，根据自己的项目引脚使用情况选择即可；
- Air780EPM固定使用管脚号为22的引脚即可，因为Air780EPM的LuatOS固件由合宙提供，固定使用了这一个引脚；
- 这一组引脚可选，如果项目中还有空闲引脚可以使用，一定要使用这一组引脚的功能，因为使用之后会大大提升4G传输速度；
开发注意事项：
- 电压兼容性：Air8101和Air780EPM都是3.3V的电平标准，中间不需要添加电平转换电路；
- 信号线配置：确保 SPI 引脚（CLK、MOSI、MISO、CS）正确连接，避免与其他复用功能（如 UART、I2C、PWM、GPIO 等）冲突；
- SPI 线需远离高频干扰源（如电源线、射频模块）；
- 高速通信时，SPI CLK 线长度应 ≤10cm，避免信号反射或延迟；

2. 软件支持

LuatOS API：
- 提供 airlink.config() 函数配置 SPI 通信接口和通知接口；
- 例如配置使用SPI1, SPI的CS引脚为GPIO10, RDY引脚为GPIO11, IRQ引脚为GPIO12，则代码如下：
```
airlink.config(airlink.CONF_SPI_ID, 1)
airlink.config(airlink.CONF_SPI_CS, 10)
airlink.config(airlink.CONF_SPI_RDY, 11)
airlink.config(airlink.CONF_SPI_IRQ, 12)
```

三、硬件电路和代码示例

以Air8101外挂Air780EPM为例，说明硬件电路和软件核心代码；

1. 硬件电路

2. 软件代码

五、参考资料

1. Air8101 GPIO使用说明

2. Air780EPM GPIO使用说明

3. Air8101 AirLink API

六、总结

Air8101是一款支持2.4G WIFI6和蓝牙双模（经典蓝牙和BLE 5.4）的高性能工业引擎；

Air8101本身不支持4G联网，如果要使用4G联网，可以通过SPI接口外挂合宙4G模组（例如Air780EPM为例）来实现；

用户只需要简单的配置SPI通信接口和GPIO控制接口，不需要关心4G通信的底层逻辑，就能无缝的开发上层应用；