UM220-IV NL_User Manual_CH

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1 INSTALLATION AND OPERATION USER MANUAL UM220-IV NL GNSS 定位模块 Copyright , Unicore Communications, Inc. Data subject to change without notice.

2 修订记录版本号修订记录日期 Ver Primary Ver Alpha release 和芯星通 UM220-IV NL 用户手册第一版更新了 Pin 定义名称及性能参数 2017 年 12 月 2018 年 6 月 Ver Beta release 更新了尺寸参数 2018 年 8 月 Ver Beta release R1.1 更新了标签说明 ; 更新了回流焊说明 ; 更新了产品机械图 6.2 包装说明 : 添加 shelf life 1.2 关键指标 : 删除 GLONASS 频率 2019 年 5 月 R 包装说明 : 更新 MSL 说明免责声明本文档提供有关和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司 ( 以下简称和芯星通 ) 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其产品的销售条款和条件中声明的责任之外, 本公司概不承担任何其它责任并且, 和芯星通对其产品的销售和 / 或使用不作任何明示或暗示的担保, 包括对产品的特定用途适用性适销性或对任何专利权版权或其它知识产权的侵权责任等, 均不作担保若不按手册要求连接或操作产生的问题, 本公司免责和芯星通可能随时对产品规格及产品描述作出修改, 恕不另行通知对于本公司产品可能包含某些设计缺陷或错误, 一经发现将收入勘误表, 并因此可能导致产品与已出版的规格有所差异如客户索取, 可提供最新的勘误表在订购产品之前, 请您与本公司或当地经销商联系, 以获取最新的规格说明 * 和芯星通 UNICORECOMM,UFirebird 及其徽标已由和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司申请注册商标其它名称和品牌分别为其相应所有者的财产版权所有 , 和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司保留所有权利 i

3 UM220-IV NL User Manual 前言本用户手册为您提供有关和芯星通 UM220-IV NL 模块的硬件特性, 安装使用和性能指标等信息适用读者本用户手册适用于对 GNSS 模块有一定了解的技术人员使用文档结构本用户手册包括以下各章内容 : 1 产品介绍 : 概述产品的功能与特性 2 产品安装 : 提供有关模块的安装指导 3 技术指标 : 提供模块的相关技术指标 4 硬件设计 : 简要介绍模块的引脚功能定义布线及硬件接口参考设计等 5 模块拆卸说明 6 包装 : 提供关于 UM220-IV NL 模块的包装说明 7 清洗 5 回流焊 ii

4 目录 1 产品介绍概述关键指标产品概述产品安装安装准备硬件安装技术指标电气特性运行条件外形尺寸引脚功能描述 ( 图 ) PCB 封装说明硬件设计设计注意事项防串电天线串口模块拆卸说明包装标签说明包装说明清洗回流焊 i

5 1 产品介绍 1.1 概述和芯星通 UM220-IV NL 双系统 GNSS 定位模块, 基于完全自主知识产权的多系统低功耗高性能 SoC 芯片 UFirebird 设计, 支持 BDS B1+GPS L1 双系统联合定位, 或单系统独立定位, 可接收 QZSS 信号模块支持 AGNSS( 辅助定位 ) 功能, 在联网情况下通过和芯星通辅助数据服务提高定位速度 UM220-IV NL 外形尺寸紧凑, 采用 SMT 焊盘, 支持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图 1-1 UM220-IV NL 模块外观规格系统接口数据更新率型号订单编码 PN 专业级车规级 GPS BDS GLONASS QZSS UART1 UART2 UM220-IV NL GB Hz 注 : 模块订单编码 (GB) 在模块左下角显示 1

6 UM220-IV NL User Manual 1.2 关键指标电源电压功耗 1 射频输入 +2.8~3.6 VDC 50mW 驻波比 1.5 输入阻抗天线增益物理特性尺寸 50Ω 重量 0.8g 环境指标 15~30dB 16.0*12.2*2.4mm 工作温度 -40 ~ +85 存储温度 -45 ~ +90 RoHS 输入 / 输出数据接口串口 GNSS 性能频率首次定位时间 TTFF 符合 2 个串口, LVTTL 电平. 波特率 4800~115200bps BDS B1: MHZ GPS L1 : MHZ 冷启动 :28s 热启动 :1s 重捕获 :1s AGNSS 2 :4s 定位精度 (CEP) 2.0m ( 双系统水平, 开阔天空 ) 3.5m ( 双系统高程, 开阔天空 ) 测速精度 (RMS) 0.1m/s( 双系统水平, 开阔天空 ) 灵敏度 3 GN BDS GPS 1PPS 精度 (RMS) 4 数据更新率数据格式 5 跟踪 -160dBm -159dBm -160dBm 捕获 -147dBm -146dBm -147dBm 热启动 -151dBm -150dBm -151dBm 重捕获 -158dBm -157dBm -158dBm 20ns 1Hz NMEA 0183,Unicore Protocol 连续定位, 典型值辅助数据注入及时 CN0 为 41db 时的性能 1 小时统计值, 不建议作授时应用用户可配置, 详细参见 Unicore NPL Protocol Specification Ver.3.1 文档或更新版本 2

7 1.3 产品概述 Battery LNA SAW RESET_N UART UM220-IV NL TCXO GNSS IC RTC Crystal PPS 图 1-2 结构框图串口 (UART) UM220-IV NL 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, 串口波特率可由用户自行配置设计产品时, 为支持固件升级功能, 须确保串口 1 连接 PC 或外部处理器串口 2 仅支持数据传输, 不支持固件升级, 仅为备用秒脉冲 (1PPS) UM220-IV NL 提供 1 个输出脉宽和极性可调的 1PPS 信号 3

8 UM220-IV NL User Manual 2 产品安装 2.1 安装准备 UM220-IV NL 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 的操作步骤静电放电 (ESD) 可能会导致器件损害本章提及的所有操作均应在防静电工作台上进行, 同时使用戴防静电手环和导电泡沫垫如果没有防静电工作台, 请佩戴防静电手环并将其另一端连接到金属架上以起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-IV NL 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-IV NL 评估套件 ( 含电源 ) UM220-IV NL 用户手册和芯星通 ustar 软件包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, 装有 ustar 请保留好包装箱和防静电吸塑盒, 以备存储和搬运之用 4

9 2.2 硬件安装上述准备完成后, 请按如下步骤安装 : 步骤 1: 确保做好充分的防静电措施, 如防静电手环工作台表面接地等 ; 步骤 2: 打开 UM220-IV NL 评估套件, 取出评估板 ; 步骤 3: 选择增益适当的 GNSS 天线 ( 天线支持的系统频点应与模块保持一致 ), 在非遮挡区域将其固定好, 使用适当的线缆连接天线和 UM220-IV NL 评估板 ; 步骤 4: 使用直连串口线连接 PC 至评估板的串口 ; 步骤 5: 给评估板供电, 对 UM220-IV NL 进行初始化 ; 步骤 6: 打开 ustar 软件 ; 步骤 7: 通过 ustar 控制接收机, 显示星座视图消息及接收机状态等 5

10 UM220-IV NL User Manual 3 技术指标 3.1 电气特性最大绝对额定值参数符号最小值最大值单位条件供电电压 (VCC) Vcc V VCC 最大纹波 Vrpp 50 mv 输入管脚电压 Vin -0.5 Vcc +0.2 V 存储温度 Tstg MSL Level 1 Level 2 Level 3 TBD 3.2 运行条件参数符号最小值典型值最大值单位条件供电电压 (VCC) Vcc V 峰值电流 Iccp 28 ma Vcc = 3.0 V 跟踪平均电流 I ACQ ma Vcc = 3.0V 输入管脚低电平 Vin_low 0.7 V 输入管脚高电平 Vin_high 1.2 V 输出管脚低电平 Vout_low 0.4 V Iout = -8 ma 输出管脚高电平 Vout_high Vcc 0.4 V Iout = 8 ma 天线增益 Gant db 接收机链路噪声系数 Nftot 2 db 运行温度 Topr 外形尺寸表 3-1: 尺寸参数最小值 (mm) 典型值 (mm) 最大值 (mm) A B C D E F G H K( 邮票孔外沿 ) N( 邮票孔内沿 ) M

11 图 3-1 机械图 3.4 引脚功能描述 ( 图 ) GND NC NC NC NC GND RF_IN GND VCC_RF NC NC NC TXD1 RXD1 V_BCKP VCC GND Top View RXD2 TXD2 GPIO2 NC TIME PULSE AADET_N nreset 图 3-2 UM220-IV NL 管脚图序号名称 I/O 电平标准描述 1 nreset I LVTTL 复位引脚, 低电平有效, 不用则悬空 2 AADET_N I LVTTL 天线检测引脚, 不用则悬空 3 TIMEPULSE O LVTTL 秒脉冲 (1PPS), 不用则悬空 4 NC I LVTTL 保留引脚, 悬空处理 5 GPIO2 I LVTTL 天线检测引脚, 不用则悬空 6 TXD2 O LVTTL 串口 2 数据发送 7 RXD2 I LVTTL 串口 2 数据接收 8 NC 保留引脚, 悬空处理 9 VCC_RF O =VCC 天线馈电输出 7

12 UM220-IV NL User Manual 序号名称 I/O 电平标准描述 10 GND 地 11 RF_IN I GNSS 信号输入 (BDS B1+GPS L1, 或 GPS L1) 12 GND 地 13 GND 地 14 NC 保留引脚, 悬空处理 15 NC 保留引脚, 悬空处理 16 NC 保留引脚, 悬空处理 17 NC 保留引脚, 悬空处理 18 NC I/O LVTTL 保留引脚, 悬空处理 19 NC I/O LVTTL 保留引脚, 悬空处理 20 TXD1 O LVTTL 串口 1 数据发送 21 RXD1 I LVTTL 串口 1 数据接收 22 V_BCKP I 1.4V~3.6V 备电, 用于热启动功能 ; 不使用热启动功能可悬空 23 VCC 2.8V~3.6 V 主电 24 GND 地 3.5 PCB 封装说明图 3-3 UM220-IV NL 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-IV NL 模块下方区域完全涂盖阻焊层 8

13 4 硬件设计 4.1 设计注意事项为使 UM220-IV NL 能够正常工作, 需要正确连接以下信号 : 模块 VCC 上电具有良好的单调性, 下冲与振铃保障在 5%VCC 范围内若 VCC 掉电后重新上电, 掉电时间须超过 10ms 若 VCC 供电不能满足如前描述,N 模块的有一定的概率不能正常启动建议在串口 RX 处串接 1KΩ 电阻,TX 处串接 33Ω 或者 1KΩ 电阻, 其他需要用到的 PIO 在 Pin 上串接 4.7KΩ 电阻将模块所有 GND 引脚接地连接 RF_IN 信号至天线, 线路保持 50 欧姆阻抗匹配确保串口 1 连接到 PC 或外部处理器, 用户可以用此串口接收定位信息数据软件升级也需要通过该串口进行为获得良好性能, 设计中还应特别注意如下几项 : 供电 : 良好的性能需要稳定及低纹波电源来保证电压纹波峰峰值不要超过 50mV 采用 LDO 保证供电纯净布局上尽量将 LDO 靠近模块放置加宽电源走线或采用分割铺铜面来传输电流电源走线避免经过大功率与高感抗器件如磁性线圈串口 : 确保主设备与 UM220-IV NL 模块管脚信号波特率对应一致天线接口 : 天线线路注意阻抗匹配, 尽量短且顺畅, 避免走锐角天线位置 : 为了保证较好的信噪比, 确保天线与电磁辐射源有很好的隔离, 特别是 1559~1607MHz 频段的电磁辐射 9

14 UM220-IV NL User Manual 尽量避免在 UM220-IV NL 正下方走线本模块是温度敏感设备, 温度剧烈变化会导致其性能降低, 使用中尽量远离高温气流与大功率发热器件 4.2 防串电模块输入端口 (UM220-IV NL 包括 :RXD GPIO) 在模块未加电时, 如果上述端口有数据输入, 会在模块 VCC 上形成串电, 当串电电压高于 1.6V 时, 有可能造成模块上电启动时失败解决方案 : 在模块未上电时, 保证模块已连接的 IO 端口为高阻态或低电平, 避免串电或者在串口 RX 端串接 1KΩ 电阻,TX 端串接 33Ω 或 1KΩ 电阻, 其他需要用到的 PIO 在 Pin 上串接 4.7KΩ 电阻 4.3 天线 UM220-IV NL 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 RF_IN UM220 -IV N VCC_RF 图 4-1 UM220-IV NL +3V 有源天线方案 UM220-IV NL 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 RF_IN UM220 -IV N V_BIAS VCC_RF 图 4-2 UM220-IV NL 其他电压范围的有源天线方案 UM220-IV NL 若采用无源天线, 则把天线与 RF_IN 管脚直接相连, 而 VCC_RF 悬空即可需要注意, 相对于有源天线而言, 使用无源天线可能会带来 GNSS 性能下降 10

15 RF_IN UM220 -IV N VCC_RF 图 4-3 UM220-IV NL 无源天线方案 4.4 串口 UM220-IV NL 的 2 个串口是 LVTTL 电平, 若需和 PC 连接, 需要通过 RS232 电平转换 UART1 RS232 1 UM220-IV N 模块 RS232 转换器 PC UART2 RS232 2 图 4-4 串口连接到 PC 11

16 UM220-IV NL User Manual 5 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 6 包装 6.1 标签说明 6.2 包装说明 UM220-IV NL 模块使用载带卷盘方式 ( 适用于主流表面贴装设备 ), 包装在真空密封的铝箔防静电袋中, 内附干燥剂防潮采用回流焊工艺焊接模块时, 请严格遵守 IPC 标准对模块进行湿度管控, 由于载带等包装材料只能承受 65 摄氏度的温度, 在进行烘烤作业时需要将模块从包装中取出数量较少的样品 ( 一般采用手工焊接 ) 使用静电袋包装发货, 由于手工焊接不需要考虑湿度问题, 因此不再另作防潮保护图 6-1 模块包装示意 12

项目模块数量卷盘尺寸载带描述 500 片 / 卷料盘 :13 寸外径 330mm, 内径 100mm, 宽 24mm, 壁厚 2.

); 若湿度卡的 30% 标识圈颜色显示为粉色时 ( 如下图 6-3 所示 ), 需按要求进行烘培后再贴片 UM220-IV NL 模块的 MSL

org 自行下载查看图 6-2 湿度卡的 30% 标识圈显示为蓝色图 6-3 湿度卡的 30% 标识圈显示为粉红色 UM220-IV NL

17 项目模块数量卷盘尺寸载带描述 500 片 / 卷料盘 :13 寸外径 330mm, 内径 100mm, 宽 24mm, 壁厚 2.0mm 模块间距 ( 中心距 ):20mm 用户贴片前需要查看包装内湿度卡标识, 湿度卡的 30% 标识圈颜色正常应显示为蓝色 ( 如下图 6-2 所示 ); 若湿度卡的 30% 标识圈颜色显示为粉色时 ( 如下图 6-3 所示 ), 需按要求进行烘培后再贴片 UM220-IV NL 模块的 MSL 等级为 3 级, 烘培要求请参照 IPC/JEDEC 相关标准执行, 用户可至网页 ww.jedec.org 自行下载查看图 6-2 湿度卡的 30% 标识圈显示为蓝色图 6-3 湿度卡的 30% 标识圈显示为粉红色 UM220-IV NL 模块的保存期限 (shelf life) 为 1 年 7 清洗请勿用酒精或其他有机溶剂清洗, 可能会导致焊剂残留物今日屏蔽壳里, 引起发霉等问题发生 8 回流焊为避免器件脱落, 模块在进行焊接时应放置在主板上部回流焊温度曲线建议采 13

18 UM220-IV NL User Manual 用如下图 8-1 所示 ( 锡膏建议使用 M705-GRN360), 注意 : 模块只能过炉焊一次图 8-1 回流焊温度曲线 14

19 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