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TCS600U 模组规格书

更新时间:2022-09-21 07:31:20下载pdf

TCS600U 是由涂鸦智能开发的一款 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 UIS8910 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

TCS600U 内嵌 Cortex A5 应用处理器和 Cat.1bis 调制解调器,集成 64Mb Nor Flash,128Mb PSRAM,支持 USB、UART、SDIO、SPI、I2C、I2S 和 ADC 等接口,支持显示屏、摄像头、麦克风、喇叭、MicroSD 卡和 USIM 卡等外设。

产品特性

  • 内置 Cortex A5 应用处理器,CPU 频率:500MHz
  • 供电电压范围:
    • 工作电压:3.4~4.3V
    • 典型工作电压:3.8V
  • 支持的 SIM 卡:1.8V/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
    • 2 个 UART 接口
    • 3 个 I2C 接口
    • 1 个 PCM/I2S 接口
    • 1 个 SDIO 接口
    • 1 个 SPI 接口
    • 2 个 ADC 接口
    • 1 个四线 SPI FLASH 接口
  • 外设:
    • SPI 显示屏
    • SPI/MIPI 摄像头,30 万像素
    • 1 路麦克风
    • 1 路喇叭
    • MicroSD 卡
  • 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
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

TCS600U 模组共有 106 个引脚,其中 76 个为 LCC 引脚,另外 30 个为 LGA 引脚。

模组 I/O 序号与模组丝印 I/O 名称对应关系:

TCS600U 模组规格书

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,OpenCPU 模式可用作 GPIO93
2 SPI_DIN DI SPI1 数据输入,OpenCPU 模式可用作 GPIO12
3 SPI_DOUT DO SPI1 数据输出,OpenCPU 模式可用作 GPIO11
4 SPI_CS DO SPI1 片选信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO10
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,OpenCPU 模式可用作 GPIO17
13 CAM_SPI_CLK DI SPI Camera 时钟输入
14 CAM_SPI_D0 DI SPI Camera 数据输入 0
15 CAM_SPI_D1 DI SPI Camera 数据输入 1
16 CAM_PWDN DO Camera 关断
17 CAM_VDD PO Camera 模拟电源,电压范围 1.6~3.2V,默认 1.8V,Iomax=100mA,开机后默认是关闭状态
18 GND - 参考地
19 ADC0 AI 模数转换器, 输入范围 0~VBAT,通道 0,分辨率 11bits
20 ADC1 AI 模数转换器, 输入范围 0~VBAT,通道 1,分辨率 11bits
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 MIC- AI 麦克风输入通道负
24 MIC+ AI 麦克风输入通道正
25 MIC_BIAS PO 麦克风偏置电压电源
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,输入范围 3.3V~5.25V,Vnorm=5.0V,插入 USB 后将触发充电开机,无法关机
29 VBAT PI 模组电源,供电范围 3.4V~4.3V,标称 3.8V,外部电源需保证 2A 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
32 MAIN_TXD DO 主串口发送数据
33 MAIN_CTS DO DTE 主串口清除发送(连接至 DTE 的 CTS),OpenCPU 模式可用作 GPIO19
34 MAIN_RTS DI DTE 主串口请求发送(连接至 DTE 的 RTS),OpenCPU 模式可用作 GPIO18
35 GND - 参考地
36 VBAT PI 模组电源,供电范围 3.4V~4.3V,标称 3.8V,外部电源需保证 2A 的电流,建议外部增加浪涌管
37 VBAT PI 模组电源,供电范围 3.4V~4.3V,标称 3.8V,外部电源需保证 2A 的电流,建议外部增加浪涌管
38 GND - 参考地
39 MAIN_DTR/SD_DATA0 DI/IO 休眠唤醒控制,兼容 SDIO 数据位 0,OpenCPU 模式可用作 GPIO25
40 MAIN_RI/SD_DATA1 DO/IO 主串口输出振铃提示,兼容 SDIO 数据位 1,OpenCPU 模式可用作 GPIO26
41 GND - 参考地
42 BOOT DI 开机时与 V_GLOBAL_1V8 短接会进入下载模式,正常开机必须保持悬空
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*/SD_CMD DO/IO 主串口输出载波检测,兼容 SDIO 命令信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO24
49 WAKEUP_IN*/SD_DATA2 DI/IO 休眠唤醒控制,兼容 SDIO 数据位 2,OpenCPU 模式可用作 GPIO27
50 AP_READY*/SD_DATA3 DI/IO 应用处理器睡眠状态检测,兼容 SDIO 数据位 3,OpenCPU 模式可用作 GPIO28
51 W_DISABLE* DI 飞行模式控制,OpenCPU 模式可用作 GPIO28
52 NET_MODE* DO 注册的网络制式指示,OpenCPU 模式可用作 GPIO4
53 SLEEP_IND* DO 睡眠模式指示,兼容 UART2_TXD,OpenCPU 模式可用作 GPIO21
54 STATUS* DO 运行状态指示,兼容 UART2_RXD,OpenCPU 模式可用作 GPIO20
55 NET_STATUS DO 网络状态指示,OpenCPU 模式可用作 GPIO8
56 I2C2_SDA IO I2C2 数据信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO15
57 I2C2_SCL IO I2C2 时钟信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO14
58 PCM_SYNC/SPI_FLASH_CS DO PCM 语音同步信号,兼容 SPI_FLASH_CS
59 PCM_DIN/SPI_FLASH_D0 DI/IO PCM 语音数据输入,兼容 SPI_FLASH_D0
60 PCM_DOUT/SPI_FLASH_D1 DO/IO PCM 语音数据输出,兼容 SPI_FLASH_D1
61 PCM_CLK/SPI_FLASH_CLK DO PCM 语音时钟信号,兼容 SPI_FLASH_CLK
62 LCD_TE DO SPI LCD 帧同步信号
63 LCD_SPI_RS DO SPI LCD 寄存器选择,OpenCPU 模式可用作 GPIO1
64 LCD_RST DO SPI LCD 复位信号
65 LCD_SPI_CS DO SPI LCD 片选信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO3
66 LCD_SPI_DOUT DO SPI LCD 数据信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO0
67 LCD_SPI_CLK DO SPI LCD 时钟信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO2
68 CAM_VDDIO PO Camera 数字电源,电压范围 1.4~2.1V,默认 1.8V,Iomax=100mA,开机后默认是关闭状态
69 I2C3_SDA/SPI_FLASH_D2 IO I2C3 数据信号,兼容 SPI_FLASH_D2
70 I2C3_SCL/SPI_FLASH_D3 IO I2C3 时钟信号,兼容 SPI_FLASH_D3,OpenCPU 模式可用作 GPIO5
71 DBG_TXD DO 调试串口,输出 AP log
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
75 RESET DI 模块复位输入,低有效,内部上拉到 VBAT
76 V_GLOBAL_1V8 PO 固定输出 1.8V,Iomax=50mA,开机后默认打开,不能关闭,可用于外围电路上拉电源
77~92 GND - 参考地
113 RESERVED - 预留管脚
120 CAM_RST DO Camera 复位信号
129 RESERVED - 预留管脚
131 RESERVED - 预留管脚
132 SD_CLK DO SDIO 时钟信号
133 VMMC_VDD PO SDIO 供电电源,默认 3.1V,Iomax=150mA
134 LCD_VDDIO PO LCD 数字电源,默认 1.8V,Iomax=200mA
136 RESERVED - 预留管脚
138 LCD_AVDD PO LCD 模拟电源,默认 3.0V,Iomax=150mA
143 RESERVED - 预留管脚
145 USIM2_RST DO USIM2 卡复位信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO31
146 USIM2_DATA4 IO USIM2 卡数据信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO30
147 USIM2_CLK4 DO USIM2 卡时钟信号,OpenCPU 模式可用作 GPIO29
148 USIM2_VDD4 PO USIM2 卡供电电源,1.8V/3.0V 自动识别,Iomax=50mA

说明
* 表示该功能通用对接模式目前暂不支持,OpenCPU 模式下可通过配置 GPIO 实现。
3:相关GPIO管脚在OpenCPU SDK固件下可以自行配置。
4:双 SIM 卡暂不支持,如需双卡应用可联系产品经理定制。

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 2.3 V
Vadc 模拟接口电压 -0.3 VBAT 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 3.4 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 峰值电力 - 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5 -30 75
Ta 扩展工作温度6 -40 85

说明
5 :表示当模组工作在此温度范围时,模组的相关性能满足 3GPP 标准要求。
6 :表示当模组工作在此温度范围时,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

1.8V 数字 I/O

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

待机和连续发射时功耗

参数 条件 平均值 峰值(典型值) 单位
待机电流 LTE-TDD Pagecycle=128 1.78 - mA
待机电流 LTE-FDD Pagecycle=128 1.8 - mA
连续发射(23dBm) LTE-TDD 300 600* mA
连续发射(23dBm) LTE-FDD 550 600* mA

说明:600mA 电流是在 VBAT 并联 1000μA 电容下测试,无大电容时模组峰值电流会达到 1A 以上,请注意电源输入。

实网长连接功耗

中国移动

频段:B40,实网信号强度(CESQ):72

参数 描述 典型值 单位
IBAT TCP 连接,自动休眠,1 分钟心跳间隔(默认配置) 7.79 mA
TCP 连接,自动休眠,5 分钟心跳间隔(默认配置) 3.11 mA
TCP 连接,自动休眠,1 分钟心跳间隔(超低功耗) 3.93 mA
TCP 连接,自动休眠,5 分钟心跳间隔(超低功耗) 2.25 mA

中国联通

测试条件:频段:Band1,实网信号强度(CESQ):60

参数 描述 典型值 单位
IBAT TCP 连接,自动休眠,1 分钟心跳间隔(默认配置) 8.33 mA
TCP 连接,自动休眠,5 分钟心跳间隔(默认配置) 3.79 mA
TCP 连接,自动休眠,1 分钟心跳间隔(超低功耗) 3.84 mA
TCP 连接,自动休眠,5 分钟心跳间隔(超低功耗) 2.03 mA

中国电信

测试条件:频段:Band1,实网信号强度(CESQ):62

参数 描述 典型值 单位
IBAT TCP 连接,自动休眠,1 分钟心跳间隔(默认配置) 7.62 mA
TCP 连接,自动休眠,5 分钟心跳间隔(默认配置) 3.82 mA
TCP 连接,自动休眠,1 分钟心跳间隔(超低功耗) 4.39 mA
TCP 连接,自动休眠,5 分钟心跳间隔(超低功耗) 3.07 mA

说明:由于是实网测试,网络信号强度、注册频段和服务器响应时间都会对测试的值有较大影响,因此,此数据仅供参考。

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 <-39 23±2 dBm
LTE-FDD B3 <-39 23±2 dBm
LTE-FDD B5 <-39 23±2 dBm
LTE-FDD B8 <-39 23±2 dBm
LTE-TDD B34 <-39 23±2 dBm
LTE-TDD B38 <-39 23±2 dBm
LTE-TDD B39 <-39 23±2 dBm
LTE-TDD B40 <-39 23±2 dBm
LTE-FDD B41 <-39 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:

    TCS600U 模组规格书

  • IPEX FPC 天线:

    TCS600U 模组规格书

  • 内置 FPC 天线

    TCS600U 模组规格书

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

TCS600U 模组共有 106 个引脚,其中 76 个为 LCC 引脚,另外 30 个为 LGA 引脚。

TCS600U 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。

机械尺寸

TCS600U 模组规格书

说明:模组长宽公差 ±0.35mm,高度 ±0.15mm。PCB 板厚公差 ±0.1mm。

PCB 封装图-SMT

TCS600U 模组规格书

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:

      TCS600U 模组规格书

  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:

TCS600U 模组规格书

  • 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

TCS600U 模组规格书

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
TCS600U 2800 载带卷盘 700 个 4