BDS/GNSS 全星座定位导航模块 ATGM331C-5N 用户手册杭州中科微电子有限公司杭州市滨江区江南大道 3850 号创新大厦 10 楼电话 : 传真 : 网站 :

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1 BDS/GNSS 全星座定位导航模块 ATGM331C-5N 用户手册杭州中科微电子有限公司杭州市滨江区江南大道 3850 号创新大厦 10 楼电话 : 传真 : 网站 :

2 版本更新历史版本日期更新内容 /7/01 5N 系列初稿 /12/1 增加产品选购说明 ; 增加订单型号说明 ; 增加同系列单 GPS 模块, 单 BDS 模块的功能说明 ; 增加 Flash 在线升级协议等特性说明修订有源天线应用电路图 ; 增加无源天线应用电路图 ; 修改联系电话为技术支持电话 ; 其他文本完善 ; /7/15 文本完善 /01/05 文本完善 /02/08 删除授时指标 /11/20 文本完善杭州中科微电子有限公司 2 / 19

3 GPS BDS GLONASS 2.7V~3.6V 1.65V~3.6V UART1 UART2 Flash TCXO 天线检测天线过流保护前置 SAW 外置 LNA 1 功能描述 1.1 概述 ATGM331C-5N 系列模块是 17X22.4 尺寸的高性能 BDS/GNSS 全星座定位导航模块系列的总称该系列模块产品都是基于中科微第四代低功耗 GNSS SOC 单芯片 AT6558, 支持多种卫星导航系统, 包括中国的 BDS( 北斗卫星导航系统 ), 美国的 GPS, 俄罗斯的 GLONASS, 欧盟的 GALILEO, 日本的 QZSS 以及卫星增强系统 SBAS(WAAS,EGNOS,GAGAN,MSAS) AT6558 是一款真正意义的六合一多模卫星导航定位芯片, 包含 32 个跟踪通道, 可以同时接收六个卫星导航系统的 GNSS 信号, 并且实现联合定位导航与授时 ATGM331C-5N 系列模块具有高灵敏度低功耗低成本等优势, 适用于车载导航手持定位可穿戴设备, 可以直接替换 Ublox LEA 系列模块 1.2 产品选购型号多模功能电源接口特性 ATGM331C-5N-11 ATGM331C-5N-21 ATGM331C-5N-31 ATGM331C-5N-51 ATGM331C-5N-71 杭州中科微电子有限公司 3 / 19

4 1.3 性能指标出色的定位导航功能, 支持 BDS/GPS/GLONASS 卫星导航系统的单系统定位, 以及任意组合的多系统联合定位, 并支持 QZSS 和 SBAS 系统支持 A-GNSS 冷启动捕获灵敏度 :-148dBm 跟踪灵敏度 :-162dBm 定位精度 :2.5 米 (CEP50) 首次定位时间 :32 秒低功耗 : 连续运行 <25mA(@3.3V) 内置天线检测及天线短路保护功能注 1: 以上性能指标适用于 ATGM331C-5N-11 ATGM331C-5N-31 ATGM331C-5N-51 ATGM331C-5N-71 模块注 2:ATGM331C-5N-21 模块的性能指标, 请向销售代表确认 PPS 脉冲 : RMS: 23ns 99%: 50ns 注 1: 测试条件为 :24 小时连续测试, 静态, 开阔地环境, 卫星信号强度 -130dBm, 可见卫星数大于 6 颗杭州中科微电子有限公司 4 / 19

5 1.4 模块功能框图接收天线 AT6558 RF_IN SAW 外部 LNA TCXO 射频前端集成 : LNA 天线检测多音干扰抑制 BDS/GPS/GLONAS S/Galileo 多系统信号处理引擎电源管理集成 : DCDC LDO 时钟管理与复位主电源备份电源复位 ATGM331C-5N ROM RAM 32bit RISC 低功耗 CPU 核外设接口集成 : SPI UART I2C GPIO ON/OFF 1PPS UART/ I2C/SPI 串行 FLASH 电池备份 RTC 和 RAM RTC 1.5 应用领域车载定位与导航手机平板电脑, 手持设备嵌入式定位设备可穿戴设备 1.6 辅助 GNSS(Assisted GNSS AGNSS) ATGM331C-5N 系列模块全部支持辅助 GNSS (AGNSS) 功能 AGNSS 可以为接收机提供定位必需的辅助信息, 比如电文粗略位置和时间无论是在强信号还是弱信号环境, 这些信息可以显著的缩短首次定位时间具体使用方式见中科微 AGNSS 解决方案的说明 1.7 PPS ATGM331C-5N 系列模块支持精确秒脉冲输出, 脉冲上升沿与 UTC 时间对齐杭州中科微电子有限公司 5 / 19

6 1.8 输出协议 ATGM331C-5N 系列模块通过 UART 作为主要输出通道, 按照 NMEA0183 的协议格式输出, 具体信息请参照 CASIC 多模卫星导航接收机协议规范 1.9 FLASH ATGM331C-5N 系列模块配备 Flash, 可以通过在线升级功能, 更新定位功能与算法这种配置功能, 可以让客户自主配置定位更新率, 获得适用的低功耗 ; 可以让客户及时更新全球多模定位的最新优化进展 ; 可以让客户增加新的控制功能, 如定位记录, 规则的地理围栏, 自定义的输出格式 1.10 在线升级功能 ATGM331C-5N 系列模块支持中科微的在线升级协议用户可在上位机中按照升级协议, 与模块通信, 将中科微提供的新的软件程序, 升级到模块中, 以获得新的软件特色用户还可以采用远程命令方式, 遥控设备启动以上升级过程, 实现远程在线升级在线升级协议, 请参考 ATGM 模块在线升级协议 1.11 天线 ATGM331C-5N 系列模块支持有源天线与无源天线 1.12 上位机工具中科微提供 GNSSToolKit Lite 版软件包 (Windows 版本 Android 版本 ), 用于定位输出解析与工作模式配置中科微提供 UBF 串口升级工具软件包 (Windows 版本 ), 用于基于 PC 的在线升级工具基于设备的在线升级程序需客户自己开发杭州中科微电子有限公司 6 / 19

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8 2 技术描述 2.1 外观尺寸 ( 单位 :mm ) Symbol Min.(mm) Typ.(mm) Max.(mm) A B C D E F G H 0.8 K M N 杭州中科微电子有限公司 8 / 19

9 2.2 PCB layout ( 单位 :mm ) PIN 排列图 RF_IN VCC_RF 19 V_ANT FWD 23 SPEED Reserved Reserved ATGM331C Top View VBAT nreset SDA SCL VCC RXD1 TXD1 RXD2 28 1PPS TXD 杭州中科微电子有限公司 9 / 19

10 2.4 管脚定义引脚编号名称 I/O 描述电气特性 1 TXD2 O 辅助串口数据输出 2 RXD2 I 辅助串行数据输入 3 TXD1 O 导航数据输出 NMEA0183 协议 4 RXD1 I 交互命令输入配置命令输入 5 6 VCC I 模块电源输入直流 3.3V±10%,100mA 7 I 地 8 SCL O I2C 时钟接口悬空 9 SDA I/O I2C 数据接口悬空 10 nreset I 模块复位输入, 低电平有效不用时悬空 11 提供 1.5~3.6V 电源以保证 VBAT I RTC 及 SRAM 后备电源模块热启动 I 地 14 I 地 15 I 地 16 RF_IN I 天线信号输入 17 I 地 18 VCC_RF O 输出电源 +3.3V, 可给天线供电 V 的有源天线可以直接 ANT_PWR I 天线电源连接到 18 脚 FWD I 前进后退信号, 惯性导航用悬空 23 SPEED I 车速脉冲输入, 惯性导航用悬空保留悬空 26 保留悬空 27 杭州中科微电子有限公司 10 / 19

11 28 1PPS O 秒脉冲输出 2.5 电气参数极限参数参数符号最小值最大值单位模块供电电压 (VCC) Vcc V 备份电池电压 (VBAT) Vbat V 数字输入引脚电压 Vin -0.3 Vcc+0.2 V 最大可承受 ESD 水平 VESD(HBM) 2000 V 运行条件参数符号最小值典型值最大值单位供电电压 Vcc V Vcc 峰值电流 ( 不包括天线 ) Ipeak 100 ma 备份电源 Vbat V 备份电源 (Vbat) 电流 Ibat 10 ua 输入引脚 Vil 0.2*Vcc V Vih 0.7*Vcc V 输出引脚 Vol Io=-12mA Voh Io=12mA Vcc V V 有源天线输出电压 VCC_RF 3.3 V 天线短路保护电流电源来自 VCC_RF (=3.3V) 天线开路电流电源来自 VCC_RF (=3.3V) Iant short 50 ma Iant open 3 ma 杭州中科微电子有限公司 11 / 19

12 天线增益 Gant db 2.6 技术规范指标信号接收射频通道数目冷启动 TTFF 热启动 TTFF 重捕获 TTFF 冷启动捕获灵敏度热启动捕获灵敏度重捕获灵敏度跟踪灵敏度定位精度测速精度定位更新率串口特性技术参数 BDS/GPS/GLONASS/GALILEO/QZSS/SBAS 三通道射频, 支持全星座 BDS GPS 和 GLONASS 同时接收 35s 1s 1s -148dBm -156dBm -160dBm -162dBm <2.5m(CEP50) <0.1m/s(1σ) 1Hz( 默认 ), 最大 10Hz 波特率范围 :4800 bps ~ bps, 默认 9600bps, 8 个数据位, 无校验,1 个停止位协议最大高度最大速度最大加速度 NMEA m 515m/s 4g 后备电池 1.5V ~ 3.6V 电源供电 2.7V ~ 3.6V GPS&BD 典型功耗工作温度存储温度尺寸 -40 到 +85 摄氏度 -45 到 +125 摄氏度 22.4mm 17.0mm 2.4mm 重量 2.2g 杭州中科微电子有限公司 12 / 19

13 2.7 模块应用电路有源天线应用方案 ( 模块内部提供天线电源天线检测及短路保护 ) 有源天线 U RF_IN 天线电源 VCC_RF ANT_PWR VBAT nreset SDA BAT 3V + 21 SCL FWD SPEEN VCC V Reserved RXD1 5 4 RXD1 C1 10uF 26 Reserved TXD1 3 TXD1 27 RXD2 2 1PPS 28 1PPS TXD2 1 AT GM331C-5N 无源天线应用方案 ( 模块 RF_IN 输入端增加一级 LNA) 杭州中科微电子有限公司 13 / 19

14 C3 无源天线 470pF L1 6.8nH LNA U2 RFOUT SHDN RFIN VCC AT V C2 0.1uF RF_IN VCC_RF ANT_PWR U1 VBAT nreset SDA BAT 3V + 21 SCL FWD SPEEN VCC V Reserved RXD1 5 4 RXD1 C1 10uF 26 Reserved TXD1 3 TXD1 27 RXD2 2 1PPS 28 1PPS TXD2 1 AT GM331C-5N 2.8 模块使用注意事项为了充分发挥 ATGM331C-5N 的优良性能, 用户在使用本模块时需要注意以下几点 : 采用低纹波的 LDO 电源, 将纹波控制在 50mVpp 以内模块附近尽量不要走其它频率高幅度大的数字信号模块下面全部以地线填充为佳天线接口尽量靠近模块的 RF 输入引脚, 并注意 50 欧姆的阻抗匹配模块本身具有有源天线接入拔出短路检测电路, 同时在天线意外短路时, 对天线的供电电流进行限制 (50mA), 起到保护的作用在上述 3 种天线端口状态发生变化时, 可以从串口输出相应的信息如 $GPTXT,01,01,01,ANTENNA SHORT*63 $GPTXT,01,01,01,ANTENNA OPEN*25 $GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35 模块使用无源天线时, 无法支持天线接入拔出短路检测电路, 串口输出语句均为开路如 $GPTXT,01,01,01,ANTENNA OPEN*25 杭州中科微电子有限公司 14 / 19

15 3 可靠性测试与认证 3.1 RoHS 认证 ATGM331C-5N 系列模块均符合 RoHS 认证 4 模块传送与焊接 4.1 模块包装 ATGM331-5N 系列模块采用真空卷带包装, 具备防潮, 防静电等特性, 使用过程与业内主要贴片机兼容按照每盘 500 片进行包装具体卷带尺寸如下 : Feed Direction 杭州中科微电子有限公司 15 / 19

16 4.2 模块传送与存储防潮等级 : Moisture Sensitivity Level (MSL):3 级 MSL 请参考 IPC/JEDEC J-STD-020 标准回流焊曲线 :! 注意调整平衡时间以保证锡膏溶化时气体的合理化处理如果 PCB 板上有过多空隙, 杭州中科微电子有限公司 16 / 19

17 可以增加平衡时间考虑到产品长时间放置在焊接区 ( 温度在 180 以上 ), 为了防止元器件和底板的损伤, 应尽可能缩短放置时间! 曲线的重要特征 : 上升速度 =1~4 C /sec, 25 C to150 C 平均预热温度 =140 C to 150 C, 60sec~90sec 温度波动 =225 C to 250 C, 大约 30sec 下降速度 =2~6 C/sec, to 183 C, 大约 15sec 总时间 = 大约 300sec 静电防护 : ATGM331C-5N 模块系列, 属静电敏感器件经常性的静电接触会导致模块产生意外的损坏除了按照标准的静电防护要求操作外, 如下几点需尽量遵循 : 1) 除非 PCB 已经很好的接地, 否则接触模块的第一位置应该是 PCB 2) 连接天线的时候, 请首先连接, 再连信号线 3) 接触 RF 部分电路时, 请不要接触充电电容, 请远离可产生静电的器件与设备, 如介质天线, 同轴电线, 电烙铁等 4) 为避免通过射频输入端进行电荷放电, 请不要接触天线介质裸露部分对于可能出现接触天线介质裸露的情况, 需要在设计中增加防静电保护电路 5) 在焊接与射频输入端相连接的连接器, 天线, 请确保使用无静电焊枪杭州中科微电子有限公司 17 / 19

5 模块标签与下单型号 5.1 模块标签 ATGM331-5N 的标签包含重要的产品信息, 标签内容格式如下 : Product Type Serial Number Pin 1 5.2 型号命名规则 : 以 ATGM331C-5N-31 为例, 解释如下 : 字段示例解释 Product code 产品名 Type code 类型名 ATGM331C 5N 17mmX22.

18 5 模块标签与下单型号 5.1 模块标签 ATGM331-5N 的标签包含重要的产品信息, 标签内容格式如下 : Product Type Serial Number Pin 型号命名规则 : 以 ATGM331C-5N-31 为例, 解释如下 : 字段示例解释 Product code 产品名 Type code 类型名 ATGM331C 5N 17mmX22.4mm 模块系列采用 AT6558 硬件平台的导航模块 Hardware code 硬件功能名 31 具有 GPS+BDS 功能的 Hardware Version=1 的硬件版本 5.3 通用订单型号一览 : 通用订单型号产品 ATGM331C-5N-11 17X22.4 尺寸,AT6558 芯片, 导航模块, 单 GPS 定位, 杭州中科微电子有限公司 18 / 19

19 16.369M 晶振, 标准输出 ATGM331C-5N-21 17X22.4 尺寸,AT6558 芯片, 导航模块, 单 BDS 定位, M 晶振, 标准输出 ATGM331C-5N-31 17X22.4 尺寸,AT6558 芯片, 导航模块, GPS+BDS 定位,16.369M 晶振, 标准输出 ATGM331C-5N-51 17X22.4 尺寸,AT6558 芯片, 导航模块, GPS+GLONASS 定位,16.369M 晶振, 标准输出 ATGM331C-5N-71 17X22.4 尺寸,AT6558 芯片, 导航模块, GPS+BDS+GLONASS 定位,16.369M 晶振, 标准输出 5.4 定制订单型号 : 中科微模块对国内客户提供软件功能定制服务具体合作方式与产品订单命名, 请联系销售代表参考文献 1. 中科微 AGNSS 解决方案 2. CASIC 多模卫星导航接收机协议规范 3. ATGM 模块在线升级协议 4. AT6558 芯片数据手册 5. GNSSToolKit 工具使用说明 6. UBF 串口升级工具使用说明杭州中科微电子有限公司 19 / 19

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