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允艳汲
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1 INSTALLATION AND OPERATION USER MANUAL UM220-III N BDS/GPS Dual-System Navigation/Positioning Module Copyright , Unicore Communications, Inc. Data subject to change without notice.

2 修订订记录版本本号 Ver Ver. 1.4 Ver.1.3 Ver. 1.1 Ver. 1.0 修订记记录补充拆拆卸模块说明补充 ESD 等级及 RoHS 符合性补充 NV/NL Order Number 增加第第六章包装说明和芯芯星通 UM220-III N 用户手册册第一版日期 2015 年 2 月 2014 年 11 月 2014 年 4 月 2013 年 11 月 2013 年 7 月免责声声明本文档提供有有关和芯星通科科技 ( 北京 ) 有限公司产品的信息本本文档并未以以暗示禁止反言或其其他形式转让让本公司或任何何第三方的专专利商标版权或所有权权或其下的任任何权利或许可可除和芯星通在在其产品的销售售条款和条件件中声明的责任之外, 本公公司概不承担担任何其它责任任并且, 和芯星通对对其产品的销售售和 / 或使用用不作任何明示示或暗示的担担保, 包括对产品的特定用途适用用性适销性性或对任何专利利权版权或或其它知识产权权的侵权责任任等, 均不作担保若不按手册要要求连接或操操作产生的问题, 本公司免免责和芯星通通可能随时对对产品规格及产品描述作出修改, 恕不另行通通知对于本公司产产品可能包含某某些设计缺陷陷或错误, 一经经发现将收入入勘误表, 并因此可能导致产品与与已出版的规规格有所差异如客户索取, 可提供最新新的勘误表在订购产品之之前, 请您与本本公司或当地地经销商联系, 以获取最新新的规格说明 * 和芯芯星通 Unicorecomm, Nebulas 及其其徽标已由和和芯星通科技 ( 北京 ) 有限限公司申请注册商标标其它名名称和品牌分分别为其相应所所有者的财产产版权所所有 , 和芯星星通科技 ( 北京 ) 有限公司保留所有权权利前言本用户手册册为您提供有有关和芯星通 UM220-III N 模块的硬件特特性, 安装使使用和性能指标等信信息适用读读者本用户手册册适用于对 GNSS 模块有一定了解的技技术人员使用文档结结构本用户手册册包括以下各各章内容 : 1 产品介绍 : 概述产品的功功能与特性 2 产品安装 : 提供有关模块块的安装指导 3 PC Utility 配置 : 提供有关关通过 CDT 连接模块进行显显控的指导 4 技术指标 : 提供模块的相相关技术指标 5 硬件设计 : 简要介绍模块块的引脚功能能定义布线及及硬件接口参参考设计等 6 包装 : 提供关于 UM220-III N 模块的包包装说明

4 1 目录产品介绍概述关键指标... 1 产品概述... 3 产品安装安装准备... 3 硬件安装 PC UTILITY 配置 (CDT) 软件简介软件安装装及配置视图简介星座座图 (Constellation View) 轨迹迹图 (Trajectory) 精度度因子 (DoP) 视图跟踪踪状态视图 (Tracking Status View) 技术指标电气特性运行条件外形尺寸引脚功能能描述 ( 图 ) PCB 封装装说明硬件设计设计注意事项模块复位位信号天线串口模块拆卸卸说明包装 I

焊盘, 支持标标准取放及回流焊接全自动化集成, 尤其适用于低成本低功耗领域域图 1-1 UM220-III N 模块块外观型号订单编码 PN 类型频点 UM220-III N NV NL 0801010021XX 0801010031XX 车规级

6 UM220 III N User Manual 1 产品介绍 1.1 概述和芯星通 UM220-III N 双系统高性能 GNSS 模块, 基于公司具有完全自主主知识产权的双系统统多频率高性性能 SoC 芯片, 能够同时时支持 BD2 B1 GPS L1 两个频点 UM220-III N 外形尺尺寸紧凑, 采用 SMT 焊盘, 支持标标准取放及回流焊接全自动化集成, 尤其适用于低成本低功耗领域域图 1-1 UM220-III N 模块块外观型号订单编码 PN 类型频点 UM220-III N NV NL XX XX 车规级商业级 BDS B1/ /GPS L1 双模注 : 模块订单编码 (NV/NL) 在模模块左下角显显示车规级产产品通过 AECQ 100 TS16949 认证 ; 工作温度范围围为 40 ~+85 商业级产产品工作温度范范围为 30 ~ 关键指标电源电压功耗射频输输入频率驻波比输入阻阻抗天线增增益物理特特性 +2.7~3.6 VDC 120mW( 典型值 ) 1559~1577MHz Ω 15~30dB 1

7 尺寸环境指指标工作温温度存储温温度 RoHS 输入 / 输出数据接口 UART GNSSS 性能频率首次定定位时间 TTFF 定位精精度测速精精度 (RMS) 灵敏度 1PPS精度 (RMS) 1 数据更更新率导航数数据格式 16.0*12.2*2.4mm NV: -40 ~ +85 NL: -30 ~ +70 NV: -45 ~ +90 NL: -40 ~ +85 符合 2 个 UART, LVTTL 电平. 波特率 4800~115200bps BD2 B1 GPS L1 冷启动 :30s 热启动 :1s 重捕获 : <1s 2.5m CEP ( 双系统水水平,open sky) GPS/ 双模 : 0.1m/s 北斗 : 0.2m/s (open sky) 北斗 GPS 跟踪 -160dBm 捕获 -145dBm 热启 / 重捕 -150dBm 20ns 1Hz 基于 NMEA 0183, 扩展兼容北北斗 -160dBm -147dBm -150dBm 1 可选配配置 2

8 UM220 III N User Manual 1.3 产品概述 UM220-III N 串口 (UART) 图 1-2 结构框图 UM220-III N 模块串口 1 为主串口, 支持数据传输固件升级功能, 输入 / 输出信号类型为 LVTTL 电平默认波特率为 9600bps, 最高可设为 bps, 串口波特率均可由用户自行配置设计产品时请确保串口 1 连接 PC 或外部处理器, 用于固件升级模块常规启动时, 须在复位信号变高后 1s 内, 保持模块串口 1 的输入管脚为恒定高电平或恒定低电平串口 2 仅支持数据传输, 不支持固件升级, 留作备用秒脉冲 (1PPS) UM220-III N 提供 1 个输出脉宽和极性可调的 1PPS 信号中断输入 (EXINT) UM220-III N 提供 1 个外部中断信号 (External Interrupt) 输入管脚 2 产品安装 2.1 安装准备 UM220-III N 上的多个器件易受静电损害, 需要对 IC 电路和其他器件进行静电防护在打开防静电塑料盒前请做好如下保护措施 : 请按正确顺序执行 2.2 节的操作步骤 3

静电放电 (ESD) 可能能会导致器件件损害本章提及的所有操操作均应在防防静电工作台上进行, 同时使用戴防防静电手环和和导电泡沫垫垫如果没有防静电工作台, 请佩戴防静电手环并并将其另一端端连接到金属属架上以起到到防静电作用握住模块边缘, 勿直接接触其上的元器件请仔细检查查模块是否有明显松动或已损坏器件

Display Tool ) 合格的天线天线连接线缆直连串口线有串口的台式机或笔记本电脑 ( 支持 Windows 2000/XP/Win7 系统 ), 装有 CDT 请保留留好包装箱和防防静电吸塑盒, 以备存储和和搬运之用 2.

9 静电放电 (ESD) 可能能会导致器件件损害本章提及的所有操操作均应在防防静电工作台上进行, 同时使用戴防防静电手环和和导电泡沫垫垫如果没有防静电工作台, 请佩戴防静电手环并并将其另一端端连接到金属属架上以起到到防静电作用握住模块边缘, 勿直接接触其上的元器件请仔细检查查模块是否有明显松动或已损坏器件如有问题请联系本公司或当地经销商图 2-1 展示了 UM220-III N 评估套件的典型安装情况图 2-1 典型安装图为确保安装正确, 请提前准备好下列设备 : UM220-III N 评估套件 ( 含电源 ) UM220-III N 用户手册和芯星通 CDT 软件包 ( Control and Display Tool ) 合格的天线天线连接线缆直连串口线有串口的台式机或笔记本电脑 ( 支持 Windows 2000/XP/Win7 系统 ), 装有 CDT 请保留留好包装箱和防防静电吸塑盒, 以备存储和和搬运之用 2.2 硬件安装上述准备完成成后, 请按如如下步骤安装 : 步骤 1: 确保做好好充分的防静静电措施, 如防静电手环工作台表面接地等; 步骤 2: 打开 UM220-III N 评估估套件, 取出出评估板 ; 步骤 3: 选择增益益适当的 GNSS 天线, 在非遮挡区域将将其固定好, 使用适当的线缆连接天线和 UM220-III N 评估板 ; 步骤 4: 使用直连连串口线连接 PC 至 EVK 端的串口 ; 4

10 UM220 III N User Manual 步骤 5: 给板卡供电, 对 UM220-III N 进行初始化 ; 步骤 6: 打开 PC 上的 CDT 软件 ; 步骤 7: 通过 CDT 控制接收机, 显示星座视图消息及接收机状态等 5

11 3 PC Utility 配置 (CDT) 3.1 本章对和芯星星通 CDT 软件 (Control and Display Tool) 进行概概述, 包括 : 软件简介软件安装及及配置视图简介软件简介卫星显控软件 CDT(Control & Display Tool) 为 UM220-III N 用户提供图图形化界面, 通过该该软件用户可可以便捷地控控制接收机并并进行功能设置获取所需需信息 CDT 包含以下基本本功能 : 用于记录各各类日志的图图形化窗口 (Logging Control View) 对接收机下下发指令的窗窗口 (Consolee View) 以 ASCII-format 显示当当前的接收机的输出窗口 (ASCII View) 显示卫星概概略方位 PRN 信噪比的的图形化窗口 (Constellation View) 接收机当前前点和历史点点的轨迹窗口 (Trajectory View) 接收机的位位置速度和和时间窗口 (PVT View) 除了上述基本本功能外,CDT 还提供了了下列高级功能 : 筛选并记录录日志下发指令到到接收机操作及配置 ASCII VIEW 轨迹点操作切换跟踪窗窗口显示内容卫星视图中中卫星切换清零接收机机接收状态 3.2 软件安装装及配置和芯星通 CDT 软件包含在在随模块附送送的光盘内安装请遵循如如下步骤 : 步骤 1: 将光盘插插入 CD-ROM; 步骤 2: 双击安装装程序图标, 按提示步骤骤安装软件安装完成后, 桌面自动生生成快捷图标 ; 步骤 3: 启动 CDT, 界面如下 : 6

12 UM220 III N User Manual 图 3-1 CDT 界面示例为便于硬件安装和操作的连贯性, 推荐在使用 UM220-III N 模块前在 PC 上安装 CDT 软件步骤 4: 从菜单选择 Receiver->Edit, 弹出对话框在该对话框中, 为接收机配置串口号及其波特率, 可以使用缺省设置, 也可以根据用户需求重新配置推荐采用 9600bps 图 3-2 串口配置设置完成后, 点击 OK 关闭对话框 7

13 步骤五 : 选择 Receiver->Open 打开和建立 CDT 与接收机间的串口通信连接, 系统会首先获取板板卡信息 : 图 3-33 获取板卡信息连接成功后, 默认窗口显显示当前卫星星状况步骤六 : 从侧边工工具栏点击图图标控制台台窗口 :, 或通过菜单单栏的 View->Console Window 选择图 3-4 控制台窗口控制台窗口可可用于实现对对接收机的控控制和通信用户可以直接接输入命令行行或选择批处理文件件自动执行命命令窗口下下方列出了常常用指令的快捷按钮, 点击击按钮, 相关关指令立即在窗口显显示用户发发送的命令和和接收机应答答消息分别用绿色和蓝色字字体显示 8

14 UM220 III N User Manual 3.3 视图简介星座图 (Constellation View) 图 3-5 星座图星座图显示接收机当前跟踪的所有卫星当选中某颗卫星时, 该视图显示此卫星的 PRN 号载噪比仰角 / 方位角等详细信息从 0 度到 90 度的同心圆, 代表地平线到头顶的仰角值, 而方位角对应卫星与正北方向之间的夹角轨迹图 (Trajectory) 轨迹图实时显示用户当前位置, 并连续显示历史轨迹形成轨迹曲线窗口底部显示的经度和纬度指示接收机参考位置, 视图以此点作为栅格的中心接收机后续的定位点相对于初始点, 以黄色点标记当前定位点显示为白色 9

15 图 3-6 轨迹视图精度因子 (DoP) 视图 Dop 值是基于于当前卫星几几何分布计算算出来, 指示示定位解算准确度的值, 精度因子的值越小, 则定位解算算的准确度越越高图 3-7 DoP 视图 10

16 UM220 III N User Manual 跟踪状态视图 (Tracking Status View) 跟踪状态视图显示每个通道载噪比信息图 3-8 跟踪状态视图 11

17 4 技术指标 4.1 电气特性最大绝绝对额定值参数供电电电压 (VCC) VCCC 最大纹波输入管管脚电压存储温温度 NV NL 最大可可承受 ESD 应力水平 MSD( MSL) 等级符号 Vcc Vrpp Vin Tstg Tstg ESD( 人体体模型 ) MM( 机器器模型 ) 最小值最大值 Vcc +0.2 V ±2000(NL) ±4000(NV) ±200 单位 Level 1 Level 2 Level 3 TBD V mv V V 条件 All pins All pins 4.2 运行条件参数供电电电压 (VCC) 峰值电电流天线馈馈电 VCC_RF 输入管管脚低电平输入管管脚高电平输出管管脚低电平输出管管脚高电平天线增增益接收机机链路噪声系系数运行温温度 NV NL 符号 Vcc Iccp Vcc RF Vin_low Vin_high 0.7*Vcc Vout low Vout high Gant Nftot Topr Topr 最小小值典型型值最大大值单位条件 V 100 ma Vcc = 3.3 V Vcc-0.4 Iout = 60mA Vcc * *Vcc V V 0.4 V V Iout = -8 ma Iout = 8 ma 30 db db 外形尺寸表 4-1: 尺寸参数 A B C D 数值 (mm) 16.0± ± ± ±0.1 12

18 UM220 III N User Manual 参数数值 (mm) E 1.1±0.1 F 3.0±0.1 G 1.0±0.1 H 0.82±0.1 K( 邮票孔外沿 ) 0.8±0.1 N( 邮票孔内沿 ) 0.5±0.1 M 0.9±0.1 图 4-1 机械图 13

19 4.4 引脚功能描述 ( 图 ) GND SPI_SDO SPI_SDI SPI_SCK SPI_CS1 SDA SCL TXD1 RXD1 V_BCKP VCC GND Top View GND RF_IN GND VCC_RF RSV RXD2 TXD2 GPIO2 EXTINT0 TIME PULSE GPIO3 nreset 图 4-2 UM220-III N 管脚图序号名称 I/O 电平标准描述 nreset GPIO3 TIMEPULSE EXTINT0 GPIO2 TXD2 RXD2 RSV VCC_RF F 2 GND RF_IN GND GND SPI_SDO I I O I I O I O I O LVTTL LVTTL LVTTL LVTTL LVTTL LVTTL LVTTL LVTTL External reset, active low General Purpose IO( 不用, 则悬空 ) Time pulse( 1PPS) ( 不用, 则悬空 ) External Interrupt Pin( 不用, 则悬空 ) General Purpose IO( 不用, 则悬空 ) Serial port 2 send: data( 不用, 则悬空 ) Serial port 2 receive: data( 不用, 则悬空 ) 保留管脚, 悬空处理 Output Voltage RF section,( 不用, 则悬空 ) Ground GNSS signal input(bd2 B1+GPS L1) Ground Ground SPI data output pin( 不用, 则悬空 ) 2 VCC_ RF 最大输出电流 60mA, 具备备限流保护功能但长时间短路路仍会造成模块块不可恢复性损坏 14

20 UM220 III N User Manual 序号名称 I/O 电平标准描述 15 SPI_SDI I LVTTL SPI data input pin ( 不用, 则悬空 ) 16 SPI_SCK O LVTTL SPI clock pin( 不用, 则悬空 ) 17 SPI_CS1 O LVTTL SPI chip select 1( 不用, 则悬空 ) 18 SDA2 3 I/O LVTTL DDC Data( 不用, 则悬空 ) 19 SCL2 4 I/O LVTTL DDC Clock( 不用, 则悬空 ) 20 TXD1 O LVTTL Serial port 1 send: data, FW update 21 RXD1 I LVTTL Serial port 1 receive: data, FW update 22 V_BCKP I 2.0V~3.6V 当模块主电源 VCC 断电时,V_BCKP 给 RTC 和 SRAM 供电 ; 不使用用热启动功能时, 可悬空 23 VCC 2.7V~3.6 V Supply voltage 24 GND Ground 4.5 PCB 封装说明图 4-3 UM220-III N 推荐 PCB 封装设计 ( 尺寸单位 :mil, 括号内单位 :mm) 在设计 PCB 阻焊时, 要确保 UM220-III N 模块下方区域完全涂盖阻焊层 3 使用时需外部加 4.7k~10k 的上拉电阻 ; 使用时需外部加 4.7k~10k 的上拉电阻 ; 4 15

21 5 硬件设计 5.1 设计注意意事项为使 UM220-III N 能够正常常工作, 需要要正确连接以以下信号 : 模块 VCCC 上电具有良良好的单调性, 且起始电电平低于 0.4V 将模块所有 GND 引脚脚接地连接 RF_IN 信号至天线, 线路保持 50 欧姆阻抗抗匹配确保串口 1 连接到 PC 或外部处理理器, 用户可可以用此串口接收定位信息息数据软件升级也需要要通过该串口口进行为获得良好性性能, 设计中还应特别注意意如下几项 : 供电 : 良好的性能需要稳定及及低纹波电源源来保证电电压纹波峰峰峰值不要超过 50mV 采用 LDO 保证供供电纯净布局上尽量将 LDO 靠近模块块放置加宽电源走线或采采用分割铺铜铜面来传输电电流电源走线避免经过过大功率与高高感抗器件如如磁性线圈 UART 接口 : 确保主设设备与 UM220-III N 模块管脚信号波波特率对应一一致天线接口 : 天线线路注注意阻抗匹配, 尽量短且且顺畅, 避免免走锐角天线位置 : 为了保证证较好的信噪比, 确保天线线与电磁辐射射源有很好的的隔离, 特别是 1559~1577MHz 频段的电磁辐辐射尽量避免免在 UM220-III N 正下方走走线本模块是是温度敏感设设备, 温度剧烈变化会导致致其性能降低, 使用中尽尽量远离高温气流与大大功率发热器件 16

22 UM220 III N User Manual 5.2 模块复位信号 UM220-III N 模块上电后需正确复位方可正常工作为确保有效复位, 上电时模块的复位引脚 nreset 和供电 VCC 间需满足以下时序要求模块正常运行期间拉低 nreset 引脚超过 5ms 同样可以复位 UM220-III N 5.3 天线图 5-1 UM220-III N 模块复位信号 UM220-III N 若采用 +3V 的有源天线, 建议用 VCC_RF 引脚输出通过馈电电感给天线供电 UM220-III N 通过 VCC_RF 的输出电流完成有源天线状态检测 : 开路短路正常图 5-2 UM220-III N +3V 有源天线方案 UM220-III N 若采用非 +3v 的有源天线, 则把天线所需偏置电压 V_BIAS 通过馈电电感给天线供电图 5-3 UM220-III N 其他电压范围的有源天线方案 UM220-III N 若采用无源天线, 则把天线与 RF_IN 管脚直接相连, 而 VCC_RF 悬空即 17

23 可使使用无源天线线可能会带来性能下降 RF_IN UM220 -III N 5.4 串口 VCC_RF 图 5-4 UM220-III N 无源天线方案 UM220-III N 的 2 个串口口是 LVTTL 电平, 若需和 PC 连接, 需要通过 RS232 电平转换 UART1 RS232 1 UM220-III N 模块 RS232 转换器 PC UART2 RS232 2 图 5-5 串口连接到 PC 18

24 UM220 III N User Manual 6 模块拆卸说明需要拆卸模块时, 建议使用电烙铁融化模块两侧引脚焊锡再用镊子将模块取下请勿使用其他方式拆卸模块 ( 例如热风枪吹下模块 ), 均可能导致模块损坏 19

25 7 包装 UM220-III N 模块使用载载带卷盘方方式 ( 适用于于主流表面贴装设备 ), 包装在真空密封的铝铝箔防静电袋袋中, 内附干干燥剂防潮采用回流焊工艺焊接模块块时, 请严格格遵守 IPC 标准对模模块进行湿度度管控, 由于于载带等包装装材料只能承承受 65 摄氏度的温度, 在进行烘烤作业时需需要将模块从从包装中取出出数量较少少的样品 ( 一般采用手工焊接 ) 使用静静电袋包装发货, 由于手工焊接接不需要考虑虑湿度问题, 因此不再另作防潮保护图 6-1 UM220 包装项目模块数数量卷盘尺尺寸载带描述 500 片 / 卷料盘 : 13 寸外径 330mm, 内径 100mm, 宽 24mm, 壁厚 2.0mm 模块间间距 ( 中心距 ):20mm 20

26 和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司 Unicore Communications, Inc. 北京市海淀区丰贤东路 7 号北斗星通大厦三层 F3, No.7, Fengxian East Road, Haidian, Beijing, P.R.China, Phone: Fax: info@unicorecomm.com

修订记录版本号修订记录日期 Ver. 1.0 和芯星通 UM220 用户手册第一版 2011 年 6 月免责声明本文档提供有关和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司产品的信息本文档并未以暗示禁止反言或其他形式转让本公司或任何第三方的专利商标版权或所有权或其下的任何权利或许可除和芯星通在

修订记录版本号修订记录日期 Ver. 1.0 和芯星通 UM220 用户手册第一版 2011 年 6 月免责声明本文档提供有关和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司产品的信息本文档并未以暗示禁止反言或其他形式转让本公司或任何第三方的专利商标版权或所有权或其下的任何权利或许可除和芯星通在 INSTALLATION AND OPERATION USER MANUAL WWW.UNICORECOMM.COM UM220 BD2/GPS Copyright 2010-2011, Unicore Communications, Inc. Data subject to change without notice. 修订记录版本号修订记录日期 Ver. 1.0 和芯星通 UM220 用户手册

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