GR4 模组规格书

GR4 是由涂鸦智能开发的一款低功耗嵌入式四频段 GSM/GPRS 模组。通过 GSM/GPRS 无线电通信协议（3GPP Rel.13 和 3GPP Rel.14）。它由一个高集成度的 Soc RDA8955L（内置了应用处理器、低功耗多波段 GSM 收发器、电源管理单元 PMU 和 audio 组件）和少量外围器件构成。

产品概述

GR4 内嵌低功耗 32 位 CPU，集成 32Mb 1.8V DDR PSRAM，32Mb 1.8V SPI NOR Flash，还支持包括UART、I2C、SPI、PWM、ADC、AUDIO 和 SIM 等接口。

特性

• 内置低功耗 32 位 RDA RISC Core 处理器
• 工作电压：3.8±0.4V
• 外设：16×GPIOs、2×UART、2×PWM、1×ADC、2×SPI 和 1×I2C
• SIM：3V/1.8V SIM card
• USB 接口：USB 1.1
• GSM/GPRS 网络
  • GSM Phase 2/2+
  • GSM850/GSM900 33dBm±2db，DCS1800/PCS1900 30dBm±2db
  • 接收灵敏度 -107.5dbm
  • 50Ω 特征阻抗，可外置 SMA 接棒状天线或 IPEX 接 FPC 天线
  • 数据速率：85.6kbps（下行），85.6kbps（上行）
  • 网络协议特性：TCP/UDP/FTP/PPP
  • 工作温度：-20℃ 到 85℃

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

GR4 模组共有 41 个引脚，其中 38 个为 LCC 引脚，底部 3 个为 GND 引脚。本章节详细阐述了模组接口和定义。

引脚定义

引脚序号	符号	I/O类型	功能
1	PWRKEY	I	PowerKey 引脚，内部上拉实现上电自启动
2	SPI1_CS/GPIO_10	I/O	SPI 接口
3	SPI1_CLK/GPIO_8	I/O	SPI 接口
4	SPI1_DO/GPIO_11	I/O	SPI 接口
5	SPI1_DI/GPIO_12	I/O	SPI 接口
6	UART1_CTS/GPIO_2	I/O	允许发送
7	UART1_RTS/GPIO_3	I/O	DTE 请求发送数据给模组
8	UART1_TXD/GPIO_1	I/O	模组发送数据
9	UART1_RXD/GPIO_0	I/O	模组接收数据
10	UART1_DCD/GPIO_31	I/O	载波检测（此脚有效表示通信链路建立起来）
11	UART1_RI/GPIO_30	I/O	模组输出振铃提示
12	UART1_DTR/GPIO_29	I/O	DTE 准备就绪
13	32K_OUT/GPIO_33	I/O	网络状态指示
14	ADC0	I	模数转换器
16,17	SPKP,SPKN	O	差分音频输出，可以直接驱动 8 欧姆的喇叭
18,19	MICP,MICN	I	差分音频输入
20	SIM_RST	I	SIM 卡复位
21	SIM_VDD	O	SIM 卡供电电压
22	SIM_DAT	I/O	SIM 卡数据线
23	SIM_CLK	O	SIM 卡时钟线
24	VDDIO	O	输出 2.8V，10mA
25	HOST_RXD	I	用于软件调试和固件下载
26	HOST_TXD	I/O	用于软件调试和固件下载
27	UART2_RXD/GPIO_4	I	硬件 UART2
28	UART2_TXD/GPIO_5	O	硬件 UART2
29	UART2_RTS/GPIO_7	I/O	I2C 接口，使用时需要外加上拉电阻
30	UART2_CTS/GPIO_6	I/O	I2C 接口，使用时需要外加上拉电阻
32	ANT	I/O	GPRS 射频信号输入输出
34	RESET	I	硬件关机管脚，低电平有效。把管脚拉低 200ms 以上模组关机。
37、38	VBAT	P	模组主电源，VBAT=3.4V-4.2V
15、31、33、35、36、39、40	GND	P	模组地

说明：P 表示电源引脚，I/O 表示输入输出引脚。

电气参数

绝对电气参数

参数	描述	最小值	最大值	单位
Ts	存储温度	-40	90	℃
VBAT	供电电压	-0.3	4.2	V
接触放电	VBAT、GND	-5	+5	KV
接触放电	天线接口	-5	+5	KV
接触放电	其他接口	-0.5	+0.5	KV
空气放电	VBAT、GND	-10	+10	KV
空气放电	天线接口	-10	+10	KV
空气放电	其他接口	-1	+1	KV

正常工作条件

参数	描述	最小值	典型值	最大值	单位
Ta	工作温度	-20	25	85	℃
VBAT	供电电压	3.4	4.0	4.2	V
VIL	IO 低电平输入	-0.3	-	VCC*0.25	V
VIH	IO 高电平输入	VCC*0.75	-	VCC	V
VOL	IO 低电平输出	-	-	VCC*0.1	V
VoH	IO 高电平输出	VCC*0.8	-	VCC	V
Imax	IO 驱动电流	-	-	12	mA

连续发射和接收时功耗

数据传输模式, GPRS ( 2 收，2 发) CLASS8 & CLASS 12：

工作状态	耗流
GSM850	@功率等级 5，<550mA，典型值 281.6mA @功率等级 10，典型值 148.4mA @功率等级 19，典型值 82.5mA
EGSM900	@功率等级 5，<550mA，典型值 315.9mA @功率等级 10， 典型值 158.2mA @功率等级 19，典型值 83.5mA
DCS1800	@功率等级 0，<450mA，典型值 208.7mA @功率等级 5，典型值 125mA @功率等级 15，典型值 78.4mA
PCS1900	@功率等级 0，<450mA，典型值 195.6mA @功率等级 5，典型值 118.5mA @功率等级 15，典型值 78.4mA

数据传输模式，GPRS ( 4 收，1 发) CLASS8 & CLASS 12：

工作状态	耗流
GSM850	@功率等级 5，<350mA，典型值 189.4mA @功率等级 10，典型值 91.6mA @功率等级 19，典型值 57.7mA
EGSM900	@功率等级5，<350mA，典型值 203.5mA @功率等级 10， 典型值 101.3mA @功率等级 19，典型值 62.4mA
DCS1800	@功率等级 0，<300mA，典型值 150.1mA @功率等级 5，典型值 79.4mA @功率等级 15，典型值 55.8mA
PCS1900	@功率等级 0，<450mA，典型值 136.3mA @功率等级 5，典型值 80.5mA @功率等级 15，典型值 62.9mA

射频参数

基本射频特性

参数项	详细说明
工作频率	GSM850：824-849Mhz，869-894MHz GSM900：880-915Mhz，925-960MHz DCS1800：1710-1785Mhz，1805-1880MHz PCS1900：1850-1910Mhz，1930-1990MHz
GSM/GPRS 标准	3GPP TS 45.005
数据传输速率	85.6kbps（下行），85.6kbps（上行）
天线类型	需第三方提供天线（外置 SMA 棒状天线、FPC 天线等形式）

发射性能

TX 连续发送性能

参数项	最小值	最大值	单位
GSM850	-39	32.5±2	dBm
GSM900	-39	32.5±2	dBm
DCS1800	-39	30.5±2	dBm
PCS1900	-39	30.5±2	dBm
频率误差	-15	+15	ppm

接收性能

RX 灵敏度

参数项	最小值	典型值	单位
GSM850	-	-107.5	dBm
GSM900	-	-107.5	dBm
DCS1800	-	-107.5	dBm
PCS1900	-	-107.5	dBm

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。

降低天线干扰

为确保 GSM/GPRS 性能的最优化，建议模组天线部分和其他金属件距离至少在 10mm 以上。

封装信息及生产指导

机械尺寸

GR4 共有 41 个管脚，38 个为 LCC 封装，3 个为 LGA 封装。

GR4 尺寸大小为：17.7±0.35mm (L)×14.8±0.35mm (W) ×2.4±0.15mm (H) 如下图所示。

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

侧视图

原理图封装

PCB 封装图-SMT

模组俯视/底视/侧视图

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：

     

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℃，小于等于 5%RH。托盘包装 125℃，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，不建议使用波峰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很可能受潮，进行高温焊接时可能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温度设定，峰值温度 245℃，回流焊温度曲线如下图所示：

• 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

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（pcs）	每箱包装卷盘数
GR4	5600	载带卷盘	1400	4