TCS600E 模组规格书

更新时间:2024-06-14 03:18:35下载pdf

TCS600E 是一款 LTE Cat.1 蜂窝网络模组。模组主要由一个高集成度的 LTE Cat.1 芯片及其外围电路构成,内置了 LTE Cat.1 网络通信协议栈和丰富的库函数。

产品概述

TCS600E 内嵌 Cortex-M3 应用处理器和 Cat.1bis 调制解调器,集成 4MB Nor Flash,PSRAM >1MB,支持 FDD-LTE/TDD-LTE 4G通信,支持 USB、UART、I2C、I2S 、 ADC 和 USIM 卡等接口。

产品特性

  • 内置 Cortex M3 应用处理器,CPU 频率:204MHz
  • 供电电压范围:
    • 工作电压:3.3~4.3V
    • 典型工作电压:3.8V
  • 支持的 SIM 卡:1.8V 和 3V
  • LTE Cat.1 特性:
    • 频段
      • LTE-FDD:B1/B3/B5/B8
      • LTE-TDD:B34/38/39/40/41
    • 数据速率
      • LTE-FDD:最大 10 Mbit/s(下行)/ 最大 5 Mbit/s(上行)
      • LTE-TDD:最大 8.2 Mbit/s(下行)/ 最大 3.4 Mbit/s(上行)
    • 发射功率:23dBm±2dBm
    • 接收灵敏度:小于 -99dBm
    • 天线阻抗 50Ω,需外接天线
  • 接口:
    • 1 个 USB2.0 接口
    • 3 个 UART 接口
    • 2 个 I2C 接口*
    • 1 个 I2S 接口*
    • 1 个 SPI 显示屏接口*
    • 1 个 SPI 摄像头接口*
    • 2 个 ADC 接口
  • 正常工作温度:-30℃ 到 +75℃ 1
  • 扩展工作温度:-40℃ 到 +85℃ 2
  • 支持固件 OTA 升级

说明
*: 模组目前只支持 AT 指令数传,其他功能暂不支持。
1: 表示当模组在此温度范围工作时,模组的相关性能满足 3GPP 标准要求。
2: 表示当模组在此温度范围工作时,模组仍能正常工作,仅个别射频指标可能略微超出 3GPP 规范要求。

应用领域

  • 公用事业:抄表(水、气、电)、智能水务(管网、漏损、质检)、智能灭火器、消防栓等。
  • 智能健康:药品溯源、远程医疗监测、血压表、血糖仪、护心甲监控、婴儿监控器。
  • 智慧城市:智能路灯、智能停车、城市垃圾桶管理、公共安全报警、城市环境监控(水污染、噪声、空气质量 PM2.5 等)。
  • 消费者:可穿戴设备、自行车、助动车防盗、智能行李箱、VIP 跟踪(小孩、老人、宠物、车辆租赁)、支付/POS 机。
  • 农业环境:精准种植(环境参数:水、温、光、药、肥)、畜牧养殖(健康、追踪)、水产养殖、食品安全追溯。
  • 物流仓储:资产、集装箱跟踪、仓储管理、车队管理跟踪、物流状态、追踪。
  • 智能楼宇:门禁、智能 HVAC、烟感、火警检测、电梯故障/维修。
  • 制造行业:生产、设备状态监控,能源设施、油气监控,化工园区监测,大型租赁设备、预测性维护(家电、机械等)。

模组接口

引脚分配

TCS600E 模组为LCC + LGA 封装,共有 96 个引脚。

TCS600E 模组规格书

模组 I/O 序号与模组丝印 I/O 名称对应关系:

引脚定义

管脚号 管脚名 信号类型 描述
1 SPI_CLK* DO SPI1 时钟信号输出,不能与 PIN71 DBG_TXD 同时使用
2 SPI_RXD* DI SPI1 数据输入,不能与 PIN72 DBG_RXD 同时使用
3 SPI_TXD* DO SPI1 数据输出,不能与 PIN11 CAM_I2C_SCL 同时使用
4 SPI_CS* DO SPI1 片选信号,不能与 PIN12 CAM_I2C_SDA 同时使用
5 USIM_CLK DO USIM 卡时钟信号
6 USIM_DATA IO USIM 卡数据信号
7 USIM_RST DO USIM 卡复位信号
8 USIM_VDD PO USIM 卡供电电源,1.8V/3.0V 自动识别,Iomax=50mA
9 USIM_CD DI USIM 卡插拔检测
10 CAM_MCLK* DO Camera MCLK 时钟输出
11 CAM_I2C_SCL* IO Camera I2C 时钟信号,也可用作通用 I2C 接口
12 CAM_I2C_SDA* IO Camera I2C 数据信号,也可用作通用 I2C 接口
13 CAM_SPI_CLK* DI SPI Camera 时钟输入,不能与 PIN145 USIM2_RST 同时使用
14 CAM_SPI_D0* DI SPI Camera 数据输入 0,不能与 PIN146 USIM2_DAT 同时使用
15 CAM_SPI_D1* DI SPI Camera 数据输入 1
16 CAM_PWDN* DO Camera 关断,不能与 PIN147 USIM2_CLK 同时使用
17 CAM_VDD* PO Camera 模拟电源,固定输出2.8V,Iomax=100mA
18 GND - 参考地
19 ADC0 AI 模数转换器, 输入范围 0~3.4V,通道 0,分辨率 12bits
20 ADC1 AI 模数转换器, 输入范围 0~3.4V,通道 1,分辨率 12bits
21 SPK-* AO 音频差分输出通道负,驱动32Ω 受话器,无内置功放,外接8Ω 喇叭需要外接音频功放
22 SPK+* AO 音频差分输出通道正,驱动32Ω 受话器,无内置功放,外接8Ω 喇叭需要外接音频功放
23 NC - 预留
24 NC - 预留
25 NC - 预留
26 USB_DP IO USB 差分信号正,走线控制 90Ω 差分阻抗
27 USB_DM IO USB 差分信号负,走线控制 90Ω 差分阻抗
28 USB_VBUS DI USB 插入检测, 高有效,休眠状态下可保持
29 VBAT_BB PI 模组基带电源,供电范围 3.4V~4.3V,标称 3.8V,外部电源需保证 500mA 的电流,建议外部增加浪涌管
30 GND - 参考地
31 MAIN_RXD DI 主串口接收数据,休眠状态下可唤醒模块
32 MAIN_TXD DO 主串口发送数据,休眠状态下可唤醒模块
33 MAIN_CTS DO DTE 主串口清除发送(连接至 DTE 的 CTS)
34 MAIN_RTS DI DTE 主串口请求发送(连接至 DTE 的 RTS)
35 GND - 参考地
36 VBAT_RF PI 模组射频电源,供电范围 3.4V~4.3V,标称 3.8V,外部电源需保证 1A 的电流,建议外部增加浪涌管
37 VBAT_RF PI 模组射频电源,供电范围 3.4V~4.3V,标称 3.8V,外部电源需保证 1A 的电流,建议外部增加浪涌管
38 GND - 参考地
39 MAIN_DTR DI 休眠唤醒控制,拉高允许模组进入休眠模式,在休眠模式下,拉低可唤醒模组
40 MAIN_RI DO 主串口输出振铃提示,唤醒AP,休眠状态下可保持
41 GND - 参考地
42 IO_SEL DI IO_SEL电压选择管脚:悬空为1.8V,0Ω接地为3.3V,此管脚会影响所有IO口的电平
43 GND - 参考地
44 GND - 参考地
45 GND - 参考地
46 LTE_ANT AIO LTE天线输出端口,50Ω 特性阻抗
47 GND - 参考地
48 MAIN_DCD DO 主串口输出载波检测
49 WAKEUP_IN* DI 休眠唤醒控制
50 AP_READY DI 应用处理器睡眠状态检测
51 W_DISABLE DI 飞行模式控制
52 NET_MODE DO 注册的网络制式指示
53 SLEEP_IND* DO 睡眠模式指示
54 STATUS DO 运行状态指示
55 NET_STATUS/USB_BOOT DO 在开机之前上拉到 VDD_EXT 的话, 模块会强行进入 USB 下载模式,开机后作为网络状态指示功能,外部禁止上拉
56 I2C2_SDA IO I2C2 数据信号
57 I2C2_SCL IO I2C2 时钟信号
58 I2S_LRCK DO 用于切换左右声道的数据。 LRCK 为“0”表示正在传输的是左声道的数据,为“1”则表示正在传输的是右声道的数据。
59 I2S_DIN DI I2S 数据输入
60 I2S_DOUT DO I2S 数据输出
61 I2S_BCK DO I2S 总线时钟
62 LCD_TE*/UART2_RX DO SPI LCD 帧同步信号,扩展串口接收数据
63 LCD_SPI_RS* DO SPI LCD 数据命令选择
64 LCD_SPI_RST* DO SPI LCD 复位信号
65 LCD_CS* DO SPI LCD 片选信号
66 LCD_SPI_DOUT* DO SPI LCD 数据信号
67 LCD_SPI_CLK*/UART2_TX DO SPI LCD 时钟信号,扩展串口发送数据
68 CAM_VIO* PO 摄像头 I/O 供电,默认 1.8V
69 I2S_MCLK DO I2S 接口参考时钟
70 GPIO12* IO 通用 GPIO
71 DBG_TXD DO 调试串口发送数据
72 DBG_RXD DI 调试串口,接收调试指令
73 GND - 参考地
74 POWER_KEY DI 模块开关机控制脚, 内部上拉到VBAT,关机状态下拉低1.2s 以上开机,开机状态下拉低1.5s 以上关机
75 RESET DI 模块复位输入,低有效,内部上拉到VBAT
76 VDD_EXT PO LDO 输出,通过 PIN 42 硬件配置,输出 3.3V或1.8V,缺省1.8V,最大200mA。休眠状态下关闭,休眠状态会频繁输出高脉冲,不可用于模块唤醒管脚或串口上拉
77~92 GND - 参考地
145 USIM2_RST DO USIM2 卡复位信号
146 USIM2_DATA IO USIM2 卡数据信号
147 USIM2_CLK DO USIM2 卡时钟信号
148 USIM2_VDD PO USIM2 卡供电电源

说明
*:模组目前只支持 AT 指令数传,其他 OpenCPU 功能暂不支持。

电气参数

绝对电气参数

参数 描述 最小值 最大值 单位
VBAT 供电电压 -0.3 4.7 V
VBUS USB 检测 -0.3 5.5 V
Ipk 电源供电峰值电流 0 1.5 A
Vio 数字接口电压 -0.3 VDDIO+0.3 V
Vadc 模拟接口电压 -0.3 4.7 V

正常工作条件

参数 描述 最小值 典型值 最大值 单位
VBAT 工作电压 3.3 3.8 4.3 V
VBATdrop 最大功率电压跌落 - - 400 mV
VBUS USB 检测 3.3 5.0 5.25 V
IVBAT 峰值电流 - 1.2 1.5 A

工作和存储温度

参数 描述 最小值 最大值 单位
Ts 存储温度 -40 90
Ta 正常工作温度3 -35 75
Ta 扩展工作温度4 -40 85

说明
3 :表示当模组在此温度范围工作时,模组的相关性能满足 3GPP 标准要求。
4 :表示当模组在此温度范围工作时,模组仍能正常工作,仅个别射频指标可能略微超出 3GPP 规范要求。

直流参数

参数 描述 最小值 典型值 最大值 单位
VIL IO 低电平输入 - - 0.3*VDDIO V
VIH IO 高电平输入 0.7*VDDIO - VDDIO V
VOL IO 低电平输出 - - 0.2*VDDIO V
VOH IO 高电平输出 0.8*VDDIO - VDDIO V

待机和连续发射时功耗

测试仪器:综测仪 R&S CMW500,程控电源 安捷伦 66319D

测试条件:VBAT=3.8V,环境温度 25℃,插入白卡,连接综测仪 CMW500

参数 条件 平均值 单位
漏电流 第一次上电 1 uA
开机后关机(RTC正常工作) 1 uA
待机电流 LTE-TDD Pagecycle=64 0.6 mA
LTE-FDD Pagecycle=128 0.45 mA
连续反射电流(TX Power = 23 dBm) B1 424 mA
B3 406 mA
B5 389 mA
B8 434 mA
B34 172 mA
B38 234 mA
B39 164 mA
B40 263 mA
B41 236 mA

实网模拟长连接功耗

测试仪器:程控电源 安捷伦 66319D

测试条件:VBAT=3.8V,环境温度 25℃

测试环境 常温实网 移动 BAND40 联通 BAND1 电信 BAND1
Paging周期 0.64s 1.28s 1.28s
信号质量 AT+CESQ 60 54 54
休眠电流 AT+CSCLK=2 0.58 mA 0.45 mA 0.43 mA
TCP 心跳包保活 AT+CSCLK=2,一分钟一次 2.74 mA 2.71 mA 2.57 mA
AT+CSCLK=2,五分钟一次 1.05 mA 0.94 mA 0.93 mA
TCP 心跳包保活(超低功耗模式) AT+CSCLK=3,一分钟一次(AT+WAKETIM=1,AT*RTIME=1) 1.27 mA 0.97 mA 1.13 mA
AT+CSCLK=3,五分钟一次(AT+WAKETIM=1,AT*RTIME=1) 0.74 mA 0.61 mA 0.68 mA

射频参数

基本射频特性

参数项 详细说明
LTE-FDD 频段 LTE-FDD:B1/B3/B5/B8
LTE-TDD 频段 LTE-TDD:B34/B38/B39/B40/B41
无线标准 3GPP R13
LTE-FDD 速率 LTE-FDD:最大 10Mbps(下行)/最大 5Mbps(上行)
LTE-TDD 速率 LTE-TDD:最大 8.2Mbps(下行)/最大 3.4Mbps(上行)
天线类型 特征阻抗 50 欧姆

发射性能

连续发送性能:

频段 最小值 最大值 单位
LTE-FDD B1 <-44 23±2 dBm
LTE-FDD B3 <-44 23±2 dBm
LTE-FDD B5 <-44 23±2 dBm
LTE-FDD B8 <-44 23±2 dBm
LTE-TDD B34 <-42 23±2 dBm
LTE-TDD B38 <-42 23±2 dBm
LTE-TDD B39 <-42 23±2 dBm
LTE-TDD B40 <-42 23±2 dBm
LTE-FDD B41 <-42 23±2 dBm

接收性能

接收灵敏度:

频段 典型值 单位
LTE-FDD B1(10M) -99 dBm
LTE-FDD B3(10M) -99 dBm
LTE-FDD B5(10M) -99 dBm
LTE-FDD B8(10M) -99 dBm
LTE-FDD B34(10M) -99 dBm
LTE-FDD B38(10M) -99 dBm
LTE-FDD B39(10M) -99 dBm
LTE-FDD B40(10M) -99 dBm
LTE-FDD B41(10M) -99 dBm

静电防护

在模块应用中,由于人体静电,微电子间带电摩擦等产生的静电,通过各种途径放电给模块,可能会对模块造成一定的损坏,所以必须重视 ESD 保护。在生产组装、测试,研发等过程,尤其在产品设计中,都应采取防 ESD 保护措施。如电路设计在接口处或易受 ESD 点增加 ESD 保护,生产中带防 ESD 手套等。

位置 空气放电 接触放电
VBAT,GND ±10KV ±5KV
天线接口 ±10KV ±5KV
其他接口 ±1KV ±0.5KV

天线信息

天线类型

该模组无自带 PCB 板载天线,需要第三方提供天线。

可使用外置棒状天线、弹簧天线、IPEX-FPC 天线和 PCB 板天线等。天线形式有单极天线、PIFA 天线、IFA 天线和 loop 天线等。

  • 棒状天线:

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  • IPEX FPC 天线:

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  • 内置 FPC 天线

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天线设计要求

  • 确保传输线的特性阻抗是 50Ω。
  • 由于天线线路损失要小于 0.3dB,所以要保持 PCB 走线尽可能短。
  • PCB LAYOUT 尽可能走直线,避免过孔和翻层,同时也要避免走直角和锐角走线。
  • PCB 走线周围要有良好的参考地,避免其它信号线靠近天线。
  • 推荐使用完整的地层作为参考地。
  • 天线周围的地加强与主地之间的连接。
  • 天线部分和其他金属件距离至少在 10mm 以上。

天线指标要求

参数 指标要求
VSWR ≤ 2
效率 > 30%
输入阻抗 50 Ω
插入损耗(< 1 GHz) < 1 dB
插入损耗(1~2.3 GHz) < 1.5 dB
插入损耗(>2.3 GHz) < 2.0 dB

封装信息及生产指导

机械尺寸

TCS600E 模组共有 96 个引脚,其中 76 个为 LCC 引脚,另外 20 个为 LGA 引脚。

TCS600E 尺寸大小:21.9 mm ± 0.35 (W) × 22.9 mm ± 0.35 (L) × 2.4 mm ± 0.15(H), 其中PCB厚度 0.8 mm ± 0.1 mm。

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PCB 封装图-SMT

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钢网开孔推荐

  1. 钢网厚度:建议开阶梯钢网,模组位置钢网厚度推荐 0.18-0.2mm,其他位置根据产品设计确定厚度。
  2. 模组 LCC 引脚:钢网开孔长度方向内切 0.1mm,外扩 1mm。宽度方向内切 0.16mm(单边 0.08mm),内切长度 1.4mm(模组引脚长度,防止锡珠产生),外扩 0.2mm(单边 0.1mm),外扩长度 2mm(外露在模组引脚底部以外的区域,增加锡量)。
  3. 模组 LGA 引脚:开孔面积为焊盘面积 60%,如果单个开孔面积过大,可在中间隔断 0.3mm。

生产指南

  1. 涂鸦出厂的贴片封装模组建议使用 SMT 机器贴片,拆开包装后建议在 24 小时内完成焊接。如果拆封后未使用完,建议放置在湿度不超过 10%RH 的干燥柜内,或重新进行真空包装并记录暴露时间。总暴露时间不超过 168 小时。

    • SMT 贴片所需仪器或设备:
      • 贴片机
      • SPI
      • 回流焊
      • 炉温测试仪
      • AOI
    • 烘烤所需仪器或设备:
      • 柜式烘烤箱
      • 防静电耐高温托盘
      • 防静电耐高温手套
  2. 涂鸦出厂的模组存储条件如下:

    • 防潮袋必须储存在温度 <40℃、湿度 <90%RH 的环境中。

    • 干燥包装的产品,保质期为从包装密封之日起 12 个月的时间。

    • 密封包装内装有湿度指示卡:

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  3. 涂鸦出厂的模组当出现可能受潮的情况下需要进行烘烤:

    • 拆封前发现真空包装袋破损。
    • 拆封后发现包装袋内没有湿度指示卡。
    • 拆封后如果湿度指示卡读取到 10% 及以上色环变为粉色。
    • 拆封后总暴露时间超过 168 小时。
    • 从首次密封包装之日起超过 12 个月。
  4. 烘烤参数如下:

    • 烘烤温度:卷盘包装 40℃,湿度小于等于 5%RH。托盘包装 125℃,湿度小于等于 5%RH(耐高温托盘非吸塑盒拖盘)。
    • 烘烤时间:卷盘包装 168 小时,托盘包装 12 小时。
    • 报警温度设定:卷盘包装 50℃,托盘包装 135℃。
    • 自然条件下冷却到 36℃ 以下后,即可进行生产。
    • 若烘烤后暴露时间大于 168 小时没有使用完,请再次进行烘烤。
    • 如果暴露时间超过 168 小时未经过烘烤,不建议使用回流焊接工艺焊接此批次模组,因模组为 3 级湿敏器件,超过允许的暴露时间产品可能受潮,进行高温焊接时可能会导致器件失效或焊接不良。
  5. 在整个生产过程中,请对模组进行静电放电(ESD)保护。

  6. 为了确保产品合格率,建议使用 SPI 和 AOI 测试设备来监控锡膏印刷和贴装品质。

推荐炉温曲线

请根据回流焊曲线图进行 SMT 贴片,峰值温度 245℃,回流焊温度曲线如下图所示:

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  • A:温度轴

  • B:时间轴

  • C:合金液相线温度:217-220℃

  • D:升温斜率:1-3℃/S

  • E:恒温时间:60-120S,恒温温度:150-200℃

  • F:液相线以上时间:50-70S

  • G:峰值温度:235-245℃

  • H:降温斜率:1-4℃/S

    注意:以上推荐曲线以 SAC305 合金焊膏为例。其他合金焊膏请按焊膏规格书推荐炉温曲线设置。

储存条件

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模组 MOQ 与包装信息

产品型号 MOQ(pcs) 出货包装方式 每个卷盘存放模组数 每箱包装卷盘数
TCS600E 3500 载带卷盘 700 个 5