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NM1-CT 模组规格书

更新时间:2022-09-09 01:49:25下载pdf

NM1-CT 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 无线通信协议(3GPP Rel.13, Rel.14)。

产品概述

NM1-CT 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-CT 内嵌低功耗 32 位 CPU,集成 32Mb PSRAM,16Mb 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
  • CPU 频率:104MHz
  • 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:1.8V SIM card
  • USB 接口:USB 1.1
  • NB-IoT 网络
    • Cat NB1/ Cat NB2
    • 频段:B5/B8
    • 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
      • 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/、DTLS 和 HTTP
  • 工作温度:
    • 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

NM1-CT 模组共有 66 个引脚,其中 52 个为 LCC 引脚,其余 14 个为 LGA 引脚。本章节主要阐述模组接口和定义。

NM1-CT 模组规格书

引脚定义

引脚序号 符号 IO 类型 功能 备注
1 GND
2 GPIO0 I/O GPIO0 1.8V,USB 下载模式需要拉低,正常开机前禁止拉低,否则无法开机
3 SPI_MISO I 主机输入从机输出信号/GPIO9 1.8V,master 模式
4 SPI_MOSI O 主机输出从机输入信号/GPIO10 1.8V,master 模式
5 SPI_SCLK O 串行时钟信号/GPIO11 1.8V,master 模式
6 SPI_CS O 片选信号/GPIO8 1.8V,master 模式
7 PWRKEY I 拉低 PWRKEY 使模组开机 VIL max=0.3 * VBAT , VIH min=0.7 * VBAT
8 GPIO22 I/O GPIO22 普通 GPIO
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 I/O SIM 卡数据信号 VILmax=0.25 * SIM_VDD, VIH min=0.75 * SIM_VDD, VOL max=0.15 * SIM_VDD,VOH min=0.85 * SIM_VDD
12 SIM_RST O SIM 卡复位信号 VOL max=0.15 * SIM_VDD,VOH min=0.85 * SIM_VDD
13 SIM_CLK O SIM 卡时钟信号 VOL max=0.15 * SIM_VDD,VOH min=0.85 * SIM_VDD
14 SIM_VDD SIM 卡电源
15 RESET I 复位模块 3.3V,低电平有效
16 NETLIGHT O GPIO20 网络状态指示
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 RI O 模组输出振铃提示/GPIO32 默认高电平,当收到短消息或特定 URC 时,RI 变为低电平,持续 120ms,再变为高电平
21 USB_DP I/O USB +信号 USB 下载,PIN63 需供 3.3V
22 USB_DM I/O USB -信号 USB 下载,PIN63 需供 3.3V
23 USB_EINT USB 插入检测 模组内部已经短接,外部可 NC
24 VIO18_EXT O 1.8V 输出电源(PSM 模式无输出) Vmin=1.53V,Vnorm=1.8V
25,26 RESERVED RESERVED
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 硬件流控 CTS 信号/GPIO18 1.8V,请注意参考电平转换
31 UART1_RTS 硬件流控 RTS 信号/GPIO23 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
42,43 VBAT I 模组基带电源 V=2.1V~3.63V, Vnorm=3.3V
44 VSYS_PA I 模组射频电源 V=2.1V~3.63V, Vnorm=3.3V 内部与 VBAT 短接
45-47 NC NC
48 MD_WAKEUP* I/O 模组唤醒 MCU/GPIO27 可用作普通 GPIO
49 NC NC
50 AP_READY* I/O MCU 睡眠状态检测/GPIO29 可用作普通 GPIO
51 STATUS* I/O 指示模组工作状态/GPIO26 可用作普通 GPIO
52-59 NC NC
60 RTC_GPIO0 DCDC ENABLE 不对外使用
61 SIM_DET* I/O SIM 卡插入检测/GPIO35 可用作普通 GPIO
62 RESERVED RESERVED
63 VUSB I 模组 USB 电源 3.3V
64 FREF O 基准频率输出
65 GPIO31 I/O GPIO31 普通 GPIO
66 GND GND

说明* 表示该功能目前暂不支持。

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 -40 25 85
VBAT 供电电压 2.1 3.3 3.63 V
VCC IO 电平 - 1.8 - 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 3 - μA
Idle eDRX=81.92S,PTW=40.96S 287 - μA
Idle @DRX=1.28S 540 - μA
Idle @DRX=2.56S 436 - μA
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 3.75kHz 载波频率 B5@23dBm 213 330 mA
Single-tone 3.75kHz 载波频率 B8@23dBm 224 342 mA

射频参数

基本射频特性

参数项 说明
工作频率 -
Band5 上行:824-849 MHz;下行:869-894 MHz
Band8 上行:880-915 MHz;下行: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 R13: Single-tone:25.5kbps(下行),16.7kbps(上行)。Multi-tone:25.5kbps(下行),62.5kbps(上行)
数据传输速率 R14: Multi-tone: 102 kbps (下行)、157 kbps (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
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
Band5 -125 dBm/15kHz dBm
Band8 -125 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。

NM1-CT 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-CT 共有 66 个管脚,其中 52 个为 LCC 封装,14 个为 LGA 封装。

NM1-CT 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-CT 模组规格书

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侧视图

NM1-CT 模组规格书

原理图封装

NM1-CT 模组规格书

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PCB 封装图-SMT

NM1-CT 模组规格书

模组俯视/底视/侧视图

NM1-CT 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:

      NM1-CT 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温度设定,峰值温度 245℃,回流焊温度曲线如下图所示:

NM1-CT 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-CT 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-CT 5600 载带卷盘 1400 4