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NM1-GL 模组规格书

更新时间:2021-04-24 07:10:38下载pdf

产品概述

NM1-GL 是由涂鸦智能开发的一款低功耗嵌入式 NB-IoT 系列 LPWA 模块。支持 NB-IoT 无线通信协议(3GPP Rel.13, Rel.14)。它由一个高集成度的 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-GL 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
  • CPU 主频: 156MHz
  • 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:B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B66/B70/B85
    • 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/ HTTP
  • 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)。

版本更新说明

更新日期 更新内容 更新后版本
2020-11-17 新建文档 V1.0.0

模块接口

引脚分配

NM1-GL 模块共有 66 个引脚,其中 52 个为 LCC 引脚,其余 14 个为 LGA 引脚。本章节主要阐述模块接口和定义。

NM1-GL 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/GPIO14 1.8V,master模式
4 SPI_MOSI O 主机输出从机输入信号/GPIO13 1.8V,master模式
5 SPI_SCLK O 串行时钟信号/GPIO15 1.8V,master模式
6 SPI_CS O 片选信号/GPIO12 1.8V,master模式
7 PWRKEY I 拉低 PWRKEY 使模块开机 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 唤醒模块 3.3V,低电平有效
20 RI* O 模块输出振铃提示 默认低电平,当收到短消息或特定URC时,RI 变为高电平,持续 120ms,再变为低电平
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 模块内部已经短接,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 1.8V,请注意参考电平转换
31 UART1_RTS 硬件流控RTS信号 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 模块基带电源 V=2.1V~3.63V, Vnorm=3.3V
44 VSYS_PA I 模块射频电源 V=2.1V~3.63V, Vnorm=3.3V 内部与VBAT短接
45-47 NC NC
48 MD_WAKEUP* I/O 模块唤醒MCU 可用作普通GPIO
49 NC NC
50 AP_READY* I/O MCU睡眠状态检测 可用作普通GPIO
51 STATUS* I/O 指示模块工作状态 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 可用作普通GPIO
62 RESERVED RESERVED
63 VUSB I 模块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:“*”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 3.75kHz载波频率 B1@23 dBm 205 290 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B2@23 dBm 195 272 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B3@23 dBm 185 258 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B4@23 dBm 185 258 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B5@23 dBm 199 289 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B8@23 dBm 201 288 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B20@23 dBm 199 287 mA
Single-tone 3.75kHz载波频率 B28@23 dBm 221 317 mA

射频参数

基本射频特性

参数项 详细说明
工作频率 -
B1 上行: 1920 to 1980 MHz; 下行: 2110 to 2170 MHz
B2 上行: 1850 to 1910 MHz; 下行: 1930 to 1990 MHz
B3 上行: 1710 to 1785 MHz; 下行: 1805 to 1880 MHz
B4 上行: 1710 to 1755 MHz; 下行: 2110 to 2155 MHz
B5 上行: 824 to 849 MHz; 下行: 869 to 894 MHz
B8 上行: 880 to 915 MHz; 下行: 925 to 960 MHz
B20 上行: 832 to 845 MHz; 下行: 875 to 890 MHz
B28 上行: 703 to 748 MHz; 下行: 758 to 803 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) and 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
B1 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B2 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B3 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B4 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B5 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B8 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B20 <-39 23 dBm±2 dB dBm
B28 <-39 23 dBm±2 dB dBm

接收性能

RX灵敏度

频段 典型值 单位
Band 1 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 2 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 3 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 4 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 5 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 8 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 20 -125 dBm/15 kHz dBm
Band 28 -125 dBm/15 kHz 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-GL 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,建议模块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-GL共有66个管脚,52个为LCC封装,14个为LGA封装。

NM1-GL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-GL 模组规格书

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侧视图

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原理图封装

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PCB推荐封装

NM1-GL 模组规格书

模块俯视/底视图/侧视图

NM1-GL 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-GL 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:

NM1-GL 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-GL 模组规格书

模块MOQ与包装信息

产品型号 MOQ(pcs) 出货包装方式 每个卷盘存放模块数 每箱包装卷盘数
NM1-GL 5600 载带卷盘 1400 4