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NM1 模组规格书

更新时间:2021-04-24 07:33:55下载pdf

NM1 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.13)。

产品概述

NM1 由一个高集成度的 SoC MT2625(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。

NM1 内嵌低功耗 32 位 CPU,集成 32Mb PSRAM,32Mb Flash,还支持包括 UART、I2C、SPI、PWM、ADC、USB、键盘和 USIM 等接口。

特性

  • 内置低功耗32位 ARM Cortex-M4 处理器
  • 供电
    • 工作电压范围:2.1~3.63V
    • 典型工作电压:3.3V
  • 外设:26×GPIOs,3×UARTs, 4×PWMs,1×ADC,1×SPI,1×I2C
  • SIM: 3V/1.8V SIM card
  • USB 接口:USB 1.1
  • NB-IoT 网络
    • Cat.NB1/Cat.NB2
    • B1/B2/B3/B5/B8/B12/B13/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B66
    • 最大发射功率 23dBm±2dB
    • 接收灵敏度 <-123dBm/15kHz(非重传)
    • 50Ω 特征阻抗,天线需第三方提供
    • 数据速率:
      • Single-tone:25.5kbps(下行),16.7kbps(上行)
      • Multi-tone:25.5kbps(下行),62.5kbps(上行)
    • 网络协议特性:UDP/TCP/CoAP/LWM2M/ PPP*/SSL*/DTLS*/FTP*/ HTTP*/MQTT*/HTTPS*
  • 工作温度:
    • 正常工作温度:-30℃ ~ +75℃ 1
    • 扩展工作温度:-40℃ ~ +85℃ 2
  • 支持固件 OTA 升级

说明:
1 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。
2 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。

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)。

更新说明

更新日期 更新内容 更新后版本
2019-07-18 新建文档 V1.0.0

模组接口

引脚分配

NM1 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。

NM1 模组规格书

引脚定义

引脚序号 符号 IO类型 功能 说明
1 GND GND
2 GPIO0 I GPIO0 1.8V,USB 下载模式需要拉低,正常开机前禁止下拉,否则无法开机
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/GPIO13 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/GPIO12 1.8V,只支持 slave 模式
7 PWRKEY I 拉低 PWRKEY 使模组开机 V IL max=0.3VBAT,V IH min=0.7VBAT
8 GPIO22 GPIO22
9 ADC0 I 通用模数转换接口 0V~1.4V(默认固件不支持)
10 SIM_GND SIM 卡专用地
11 SIM_DATA SIM 卡数据信号 V IL max=0.25SIM_VDD,V IH min=0.75SIM_VDD,V OL max=0.15SIM_VDD,V OH min=0.85SIM_VDD
12 SIM_RST SIM 卡复位信号 V OL max=0.15SIM_VDD,V OH min=0.85SIM_VDD
13 SIM_CLK SIM 卡时钟信号 V OL max=0.15SIM_VDD,V OH min=0.85SIM_VDD
14 SIM_VDD SIM 卡电源
15 RESET I 复位模组 3.3V,低电平有效
16 NETLIGHT I/O GPIO20 普通GPIO口,如需网络指示功能推荐使用该PIN
17 UART0_RXD I 主串口 接收数据 1.8V,请注意参考电平转换
18 UART0_TXD O 主串口 发射数据 1.8V,请注意参考电平转换
19 PSM_EINT I 外部中断引脚,从PSM唤醒模组 3.3V,低电平有效
20 SRCLKENAI NFC 接口
21 USB_DP USB +信号 USB下载,PIN63 需供3.3V
22 USB_DM USB -信号 USB下载,PIN63 需供3.3V
23 USB_EINT USB_EINT
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 DVDD_IO NC NC NC
26 NC NC
27 GND GND
28 UART1_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 UART1_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 UART1_CTS 是否接收数据 1.8V,请注意参考电平转换
31 UART1_RTS 是否发送数据 1.8V,请注意参考电平转换
32 I2C0_SDA I/O I2C0_数据/GPIO7 默认I2C接口
33 I2C0_SCL O I2C0_时钟/GPIO6 默认I2C接口
34 GND GND
35 RF_ANT RF_天线 50Ω特征阻抗
36,37 GND GND
38 UART2_RXD I 接收数据 默认为log串口,1.8V请注意参考电平转换
39 UART2_TXD O 发射数据 默认为log串口,1.8V请注意参考电平转换
40,41 GND GND
42 VSYS_BB I 输入电源 V=2.1V~3.63V,V-norm=3.3V
43 VBAT_BOOST I 输入电源 V=2.1V~3.63V,V-norm=3.3V
44 VSYS_PA O 输出电源 3.3V
45 GPIO11 NC
46 GPIO10 NC
47 GPIO25 NC
48 MD_WAKEUP GPIO27
49 GPIO28 NC
50 AP_READY GPIO29
51 STATUS GPIO26
52 GPIO24 NC
53 GPIO34 NC
54 GPIO33 NC
55 GPIO21 NC
56 GPIO20 NC
57 GPIO8 NC
58 GPIO1 NC
59 GPIO19 NC
60 RTC_GPIO0 DCDC ENABLE 不建议对外使用
61 SIM_DET* GPIO35 SIM卡检测脚,目前暂不支持
62 GPIO32 NC
63 AVDD33_VUSB I 内部 USB 供电 3.3V 电压
64 FREF 基准频率
65 GPIO31 NC
66 GND GND

说明:“*”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 2.1 3.63 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 2.1 3.3 3.63 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
Single-tone 15kHz载波频率 B1@23dBm 99 280 mA
Single-tone 15kHz载波频率 B3@23dBm 106 310 mA
Single-tone 15kHz载波频率 B5@23dBm 105 305 mA
Single-tone 15kHz载波频率 B8@23dBm 108 320 mA
Single-tone 15kHz载波频率 B20@23dBm 109 300 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B1@23dBm 193 300 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B3@23dBm 212 332 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B5@23dBm 213 330 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B8@23dBm 224 342 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B20@23dBm 217 325 mA

工作电流

工作模式 描述 平均值 峰值(典型值) 单位
PSM Deep Sleep 3 / μA
Idle eDRX=81.92S,PTW=40.96S 287 / μA
Idle @DRX=1.28S 540 / μA
Idle @DRX=2.56S 436 / μA

射频参数

基本射频特性

参数项 详细说明
工作频率 Band1:1920-1980MHz;2110-2170 MHz ,Band3:1710-1785MHz;1805-1880 MHz,Band5:824-849 MHz;869-894 MHz,Band8:880-915 MHz;925-960 MHz,Band20:832-862 MHz;791-821 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
B1 <-39 23dBm±2dB dBm
B3 <-39 23dBm±2dB dBm
B5 <-39 23dBm±2dB dBm
B8 <-39 23dBm±2dB dBm
B20 <-39 23dBm±2dB dBm

接收性能

RX灵敏度

频段 典型值 单位
Band1 -123.8 dBm/15kHz dBm
Band3 -123.8 dBm/15kHz dBm
Band5 -123.8 dBm/15kHz dBm
Band8 -123.8 dBm/15kHz dBm
Band20 -123.8 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。

NM1 模组规格书

NM1 模组规格书

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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

NM1共有66个管脚,52个为LCC封装,14个为LGA封装。
NM1尺寸大小为:17.7±0.35mm (L)×15.8±0.35mm (W) ×2.3±0.15mm (H)。
封装如图所示,其中PCB厚度0.8±0.1mm。

正视图和底视图

NM1 模组规格书

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侧视图

NM1 模组规格书

原理图封装

NM1 模组规格书

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PCB封装图-SMT

NM1 模组规格书

模组俯视/底视/侧视图

NM1 模组规格书
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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:

NM1 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

NM1 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
NM1 5600 载带卷盘 1400 4