Show HN: コンピュータに電話回線を提供するUSB-C LTEモデム
Show HN: A USB-C LTE modem that gives my computer a phone line (github.com)
要約
このプロジェクトは、USB-C接続でコンピュータにLTEデータ通信、SMS、音声通話機能を提供する4層基板のモデム「Koppar LTE modem」を紹介しています。nano-SIMカードとUSB-Cケーブル1本で、コンピュータはヘッドセットで通話に応答したり、スクリプトやAIエージェントに連携させたり、テキストメッセージを送信したりできるようになります。
全文翻訳
Koppar LTE modem: USB-C経由の電話回線
コンピュータに独自の電話回線を提供する4層基板です。LTEデータ通信、SMS、音声通話が可能で、通話音声はUSB経由でやり取りされます。nano-SIMカードとUSB-Cケーブルを接続するだけで、コンピュータはヘッドセットで通話に応答したり、スクリプトやAIエージェントに処理を委ねたり、テキストメッセージを送信したりできます。
この基板はKopparによって、1ページの仕様書（spec.txt）から設計され、データシートと照らし合わせて部分ごとにレビューされました。
機能
1本のUSB-Cケーブルで、オンボードのUSBハブを通じてコンピュータは3つの通常のデバイスを認識します。
| デバイス | 出所 | 用途 |
|---|---|---|
| ネットワークアダプター | Quectel EC25-EUX (U8) | LTEデータ通信、3Gおよび2Gフォールバック付き（欧州バンド） |
| シリアルポート | EC25-EUX | ATコマンド：発信者ID（+CLIP）、テキストメッセージ（AT+CMGS）、応答（ATA） |
| USBサウンドカード | RP2040 (U5) | 通話音声：モジュールの1.8 V PCMインターフェースをレベルシフトし、USBマイクおよびスピーカーとして機能 |
バッテリー、スクリーン、スピーカーはありません。3つのLEDがNET（緑）、RING（アンバー）、CALL（青）の状態を示します。電源はUSB-Cから5 V、モジュールの2 A送信バースト用に3.8 V / 3 Aのバックコンバーター、ハブ、RP2040およびそのフラッシュ用に3.3 Vです。
内容物
| パス | 内容 |
|---|---|
spec.txt | 基板設計の元となった仕様書。 |
board/ | KiCad 10プロジェクト：回路図、基板レイアウト、デザインルール、モジュールのフットプリント、シンボル、3Dモデル。 |
board/fab/ | ガーバーファイルとドリルファイル（gerbers.zip）、IPC-2581、回路図PDF。 |
board/fab/jlc/ | JLCPCBのアセンブリBOMと配置ファイル。部品選択は手作業で確認済み。 |
REVIEW.md | 設計レビュー：合格した項目、変更点とその理由、発注に関する注意点、未解決の課題。 |
firmware/ | RP2040サウンドカードファームウェア（起動後）。 |
作成方法
基板。 board/fab/gerbers.zipをJLCPCBにアップロードしてください：4層、1.6 mm、スタックアップJLC04161H-3313（アンテナフィードはこの上に49 Ω）。すべてのビアは0.45 / 0.2 mmで、パッド上には配置されていません。したがって、「最小ビア穴サイズ 0.2mm/(0.3/0.35mm)」および「ビア被覆：プラグド（Plugged）」を選択してください。ビアインパッドはなく、追加オプションも不要です。
アセンブリ。 board/fab/jlc/BOM-JLCPCB.csvとCPL-JLCPCB.csvを使用してください。確認前に配置プレビューをざっと確認してください。特にLEDとSIMソケット（カードスロットは基板端にあります）。REVIEW.mdには、ファイルが正しい部品リストが記載されています。
自分で調達する部品。 これらはJLCPCBのアセンブリラインにはなく、または基板上に全くありません。
| 部品 | 入手するもの | 入手先 |
|---|---|---|
| U8, LTEモジュール | Quectel EC25-EUX、注文コード EC25EUXGR-128-SGNS （EC25EUXGA-128-SGNSはEOLです。フットプリントは同じLGA-144）。EUXである必要があります。北米のデータ専用バリアントには音声機能がありません。 | Techship, DigiKey, Octopart （在庫は変動します。末尾を確認してください）。アセンブリ時にU8を除外し、ホットエアまたはステンシルでハンダ付けするか、委託してください。 |
| 2つのアンテナ | LTE、698～2690 MHz、U.FL (I-PEX MHF I)、50 Ω：1つはMAIN (J3)、もう1つはDIV (J4) | 例：Taoglas FXUB63 または Taoglas FXUB62.07.0150C |
| SIM | 音声プラン付きのnano-SIM | ご利用のキャリア |
| ケーブルとポート | 両端USB-C、5Vで3Aを提供するポートから | 5.1 kΩのCC抵抗により、基板はシンクとして機能します。ネゴシエーションは行わないため、USB-Aポートまたは1.5Aのソースでは2Gバースト中に電圧が低下する可能性があります。 |
KiCadで開く
KiCad 10でboard/koppar-lte-modem.kicad_proを開いてください。モジュールのフットプリント、シンボル、3Dモデルはプロジェクト内（board/footprints, board/custom_syms, board/models）にあり、プロジェクトのライブラリテーブルによってリンクされています。
KiCadのライブラリには、2つのフットプリント用の3Dモデルがないため、3Dビューアでは本体が表示されません。
| 部品 | フットプリント | 3Dモデル |
|---|---|---|
| J1, USB-Cレセプタクル | Connector_USB:USB_C_Receptacle_HRO_TYPE-C-31-M-12 | LCSC C165948 (EasyEDAモデル) |
| J2, nano-SIMソケット | Connector_JAE:JAE_SIM_Card_SF72S006 | LCSC C2977286 (EasyEDAモデル) |
easyeda2kicadを使用すると、どちらか一方を.wrlファイルに変換し、フットプリントにアタッチできます。上記のレンダリングではそれらを使用しています。
起動とリカバリ
BOOTSELボタンはありません。空のRP2040は、USBブートローダーで起動します。裏面には、残りのための3つのラベル付きパッドグループがあります。
- BOOT + GND: これらを短絡した状態で接続すると、RP2040は新しい
.uf2ファイル用のUSBドライブとして認識されます。USB起動前にファームウェアがクラッシュした場合でも同様です。 - SWD (CLK, DIO, GND): Pico Debug Probeまたは任意のCMSIS-DAPプローブを使用します。
- USB_BOOT + 1V8: これらを短絡した状態で接続すると、EC25は緊急ダウンロードモードで起動し、モデムのアップデートが失敗した場合に復旧できます。
モデムは自動的に電源が入りません。RP2040がPWRKEY (GPIO22) と RESET_N (GPIO23) を制御します。ファームウェアが実行されるまで、コンピュータはハブとRP2040のみを認識します。
設計レビュー
最初のバージョン（rev A）では、35 Ωのアンテナフィードがレイヤーをまたいでおり、バックコンバーターがインダクターから60 mm離れており、SIMソケットの向きが逆でした。これら3つの問題は、部品リストとアセンブリの向きとともに修正されました。REVIEW.mdには、すべての発見事項とその番号が記載されています。
ステータス
| 基板 | Rev B: DRCエラー0件、未接続0件、KiCad 10。発注中。 |
| 次のステップ | 基板が完成したら：起動、ATコマンド、サウンドカードファームウェア、最初の通話とテキストメッセージ。 |
VoLTEはEC25-EUXではオプションです。2Gと3Gがオフになっている場合、通話にはVoLTE対応のモデムファームウェアと、それを許可するキャリアが必要です。販売元に問い合わせてください。
独自の設計をする
この基板はテキスト1ページから始まりました。Kopparは、spec.txtのような仕様書から、回路図、ルーティングされた基板、リアルタイム価格のBOM、ガーバーファイルを作成します。既存のKiCad基板や、MCP経由で独自のエージェントからの作業も受け付けます。
ライセンス
CERN Open Hardware Licence Version 2, Permissive (LICENSE)。