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NE1 模组规格书

更新时间:2022-04-20 01:21:55下载pdf

NE1 是由涂鸦智能开发的一款低功耗嵌入式 NB-IoT 系列 LPWA 模组。支持 NB-IoT 无线电通信协议(3GPP Rel.14)。它由一个高集成度的 Soc EC616(内置了应用处理器、低功耗多波段窄带物联网收发器和电源管理单元PMU)和少量外围器件构成。

产品概述

NE1 内嵌低功耗 32 位Cortex-M3 CPU,支持 MPU,集成 272KB 晶圆内SRAM,4MB NOR Flash,还支持包括 UART、I2C、SPI、PWM、4 通道 12-bit AUXADC、32KHz RTC timer和 USIM 等接口。

特性

  • 内置低功耗32位 Cortex-M3 处理器
  • 供电
    • 工作电压范围:2.2~4.5V
    • 典型工作电压:3.3V
  • 外设:17×GPIOs,3×UARTs, 6×PWMs,1×ADC,1×SPI,1×I2C
  • SIM: 3V/1.8V SIM card
  • NB-IoT 网络
    • Cat NB1/Cat NB2
    • 3GPP R14 NB-IoT 标准
    • B3/B5/B8
    • 最大发射功率 23dBm±2dB
    • 接收灵敏度 <-127.3dBm/15kHz(非重传)
    • 50Ω 特征阻抗,天线需第三方提供
    • 数据速率:
      • R13:
        • Single-tone:25.5kbps(下行),16.7kbps(上行)
        • Multi-tone:25.5kbps(下行),62.5kbps(上行)
      • R14:
        • Multi-tone:102kbps(下行),157kbps(上行)
    • 网络协议特性:UDP/TCP/CoAP/LWM2M/ PPP*/SSL*/DTLS*/FTP*/ HTTP*/MQTT*/HTTPS*
    • 正常工作温度:-35°C ~ +75°C
    • 扩展工作温度:-40°C ~ +85°C
    • 存储温度:-40°C ~+90°C
  • 升级通过主串口,FOTA

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)。

版本更新说明

序号 更新日期 更新内容 更新后版本
1 2020-08-05 新建文档 V1.0.0
2 2020-12-03 更新电流值,更新支持频段 V1.0.1

模组接口

引脚分配

NE1 模组共有 66 个引脚,其中 52 个为 LCC 引脚,其余 14 个位 LGA 引脚。本章节详细阐述了模组接口和定义。
NE1 模组规格书

引脚定义

引脚序号 符号 IO类型 功能 备注
1 GND GND
2 GPIO1 I GPIO1(boot flag) 1.8V,下载模式需要拉低
3 SPI_MISO I 主机输入从机输出信号/GPIO14 1.8V,只支持 slave 模式
4 SPI_MOSI O 主机输出从机输入信号/GPIO11 1.8V,只支持 slave 模式
5 SPI_SCLK O 串行时钟信号/GPIO15 1.8V,只支持 slave 模式
6 SPI_CS O 片选信号/GPIO16 1.8V,只支持 slave 模式
7 NC - NC
8 GPIO10 I/O GPIO10 普通GPIO口
9 ADC0 I 通用模数转换接口 AIO2 12-bit AUXADC
10 SIM_GND SIM 卡专用地
11 SIM_DATA SIM 卡数据信号 推荐增加20K 上拉电阻
12 SIM_RST SIM 卡复位信号
13 SIM_CLK SIM 卡时钟信号
14 SIM_VCC SIM 卡电源 1.8/3.0V
15 RESET I 复位模组 3.3V,低电平有效,使用时推荐增加20K上拉电阻和RC滤波电路
16 NETLIGHT I/O GPIO19 普通GPIO口,该引脚在通用固件V2.0.4版本以后已不再支持网络指示功能,如需使用建议在MCU端做网络指示灯。
17 UART1_RXD I 主串口 接收数据,烧录校准口,AT 接收口 1.8V,MCU TXD 电压范围在 1.8~3.6V内推荐采用与模组 RXD 直连
18 UART1_TXD O 主串口 发射数据,烧录校准口,AT 发射口,涂鸦log输出口 1.8V,请注意参考电平转换
19 PSM_EINT I WAKEUP3,外部中断引脚,从PSM唤醒模组 3.3V,下降沿有效,使用时推荐增加20K上拉电阻和RC滤波电路
20 RI GPIO7 普通GPIO口
21 WAKEUP1 I WAKEUP1,外部中断引脚,从PSM唤醒模组 3.3V,下降沿有效,使用时推荐增加20K上拉电阻和RC滤波电路
22 WAKEUP2 I WAKEUP2,外部中断引脚,从PSM唤醒模组 3.3V,下降沿有效,使用时推荐增加20K上拉电阻和RC滤波电路
23 NC NC
24 VIO18_EXT O 1.8V输出电源(PSM 模式无输出) –V-min=1.53V,V-norm=1.8V
25 WAKEUP5 I WAKEUP5,外部中断引脚,从PSM唤醒模组 3.3V,下降沿有效,使用时推荐增加20K上拉电阻和RC滤波电路
26 WAKEUP4 I WAKEUP4,外部中断引脚,从PSM唤醒模组 3.3V,下降沿有效,使用时推荐增加20K上拉电阻和RC滤波电路
27 GND GND
28 UART2_RXD I 默认通用对接用户串口 接收数据 1.8V,请注意参考电平转换
29 UART2_TXD O 默认通用对接用户串口 发射数据 1.8V,请注意参考电平转换
30 NC NC
31 NC NC
32 I2C0_SDA I/O I2C0_数据/GPIO9 默认I2C接口
33 I2C0_SCL O I2C0_时钟/GPIO17 默认I2C接口
34 GND GND
35 RF_ANT RF_天线 50Ω特征阻抗
36,37 GND GND
38 UART0_RXD I 接收数据 默认为芯片原厂log串口,1.8V请注意参考电平转换
39 UART0_TXD O 发射数据 默认为芯片原厂log串口,1.8V请注意参考电平转换
40,41 GND GND
42,43 VBATT I 输入电源 V=2.2V~4.3V,V-norm=3.3V,底板需加TVS防静电
44 NC NC
45 NC NC
46 NC NC
47 NC NC
48 NC NC
49 NC NC
50 NC NC
51 NC NC
52 NC NC
53 NC NC
54 NC NC
55 NC NC
56 NC NC
57 NC NC
58 NC NC
59 SWDIO Debug口
60 NC NC
61 NC NC
62 SWCLK Debug口
63 NC NC
64 FREF 基准频率
65 GPIO6 GPIO6 普通GPIO口
66 GND GND

注:“*”表示还在开发中,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
Ts 存储温度 -40 90
VBAT 供电电压 2.2 4.5 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 -35 25 75
VBAT 供电电压 2.2 3.3 4.5 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

工作模式 描述 平均值 峰值(典型值) 单位
PSM Deep Sleep 800 1000 nA
Idle @DRX=2.56S 115 / μA
Single-tone 15kHz载波频率 B3@23 dBm 148 316 mA
Single-tone 15kHz载波频率 B5@23 dBm 156 327 mA
Single-tone 15kHz载波频率 B8@23 dBm 146 301 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B3@23 dBm 190 310 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B5@23 dBm 198 325 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B8@23 dBm 185 300 mA

射频参数

基本射频特性

参数项 详细说明
工作频率 Band3:1710-1785MHz;1805-1880 MHz,Band5:824-849 MHz;869-894 MHz,Band8:880-915 MHz;925-960 MHz
NB-IoT标准 3GPP 36.521
6.2.2F UE Maximum Output Power for category NB1
6.2.3F Maximum Power Reduction (MPR) for category NB1
6.2.5F Configured UE transmitted Output Power for UE category NB1
6.3.2F Minimum Output Power for category NB1
6.3.3F Transmit OFF power for category NB1
6.3.4 F1 ON/OFF time mask for category NB1
6.3.4.F2 NPRACH time mask for category NB1
6.3.5F.2 Power Control Relative power tolerance for category NB1
6.3.5F.1 Power Control Absolute power tolerance for category NB1
6.5.1F Frequency Error for category NB1
6.5.2.1F.1 Error Vector Magnitude (EVM) for category NB1
6.5.2.2F Carrier leakage for category NB1
6.5.2.3F In-band emissions for non-allocated RB for category NB1
6.6.1F Occupied bandwidth for category NB1
6.6.2.1F Spectrum Emission Mask for category NB1
6.6.2.3F Adjacent Channel Leakage power Ratio for category NB1
7.3F.1 Reference sensitivity level without repetitions for category NB1
7.4F Maximum input level for category NB1
数据传输速率 Single-tone:25.5kbps(下行),16.7kbps(上行),Multi-tone:25.5kbps(下行),62.5kbps(上行)
天线类型 需第三方提供天线(外置天线、FPC天线等形式)

发射性能

TX连续发送性能

频段 最小值 最大值 单位
B3 <-39 23dBm±2dB dBm
B5 <-39 23dBm±2dB dBm
B8 <-39 23dBm±2dB dBm

接收性能

RX灵敏度

频段 典型值 单位
Band3 -127.3 dBm/15kHz dBm
Band5 -127.3 dBm/15kHz dBm
Band8 -127.3 dBm/15kHz 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,PCB板天线等,天线形式有单极天线,PIFA天线,IFA天线,loop天线等。

NE1 模组规格书

NE1 模组规格书

NE1 模组规格书

降低天线干扰

为确保NB-IoT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

NE1共有66个管脚,52个为LCC封装,14个为LGA封装。
NE1尺寸大小为:17.7±0.35mm (L)×15.8±0.35mm (W) ×2.4±0.15mm (H)如下图所示。

NE1 模组规格书
NE1 模组规格书

侧视图

NE1 模组规格书

原理图封装

NE1 模组规格书

PCB封装图-SMT

NE1 模组规格书

模组俯视/底视

NE1 模组规格书

备注:模组长宽公差±0.35mm;高度公差±0.15mm;PCB板厚公差±0.1mm。关键尺寸如果客户有明确要求,请沟通后在规格书中进行明确的标定。

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:

      NE1 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60℃,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48小时;托盘包装12小时
    • 报警温度设定:卷盘包装65℃;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温度设定,峰值温度245℃,回流焊温度曲线如下图所示:

NE1 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

NE1 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
NE1 5600 载带卷盘 1400