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1 Track Number: MXCHIP Co., Ltd Version: Category: Application Note Open 摘要 (Abstract) 本文档列举了客户在使用 MXCHIP 模块设计产品过程中, 各个阶段需要注意的事项 请客户先熟悉本文档, 提前考虑在设计, 生产, 烧录固件, 测试阶段可能出现的问题并有效规避, 以达到快速量产的目的 获取更多帮助 (More Help) 登录上海庆科官方网站 :< 获取公司最新产品信息 登录 MiCO 开发者论坛 :< 获取更多 MiCO 最新开发资料 登录 FogCloud 开发者中心 :< 获取更多 FogCloud 云开发文档 版权声明 (Copyright Notice) 未经许可, 禁止使用或复制本手册中的全部或任何一部分内容, 这尤其适用于商标 机型命名 零件号和图形 上海庆科信息技术有限公司 Shanghai MXCHIP Information Technology Co., Ltd. 地址 : 上海市普陀区金沙江路 2145 弄 5 号楼 9 楼 (200333) 电话 : 网址 :

2 Application Note [Page 1] 版本记录 日期 版本 更新内容 V1.0 初始版本 V1.1 更新 AT 指令部分内容以及格式

3 Application Note [Page 2] 目录... 1 版本记录 概述 硬件设计注意事项 机械尺寸 参考封装设计 DC 电源设计 参考电路设计 RF 设计 外接天线模块的天线接头 RF PIN OUT ESD 设计 烧录固件及入库检测方法 准备工作 烧录模式开关设置 系统连接 串口选择 J-FLASH 安装 J-FLASH 配置 固件烧录 AT 指令 通用指令 基本指令 测试程序 重要声明 SMT 注意事项 开钢网注意事项 回流焊炉温曲线图 服务与支持 图目录 图 1.1. 模块外观图... 4 图 1.2 硬件框图... 5 图 2.1 机械尺寸俯视图... 6 图 2.2 机械尺寸侧视图... 6

4 Application Note [Page 3] 图 2.3 DIP 封装... 7 图 2.4 SMT 推荐封装... 7 图 2.5 电源转换部分... 8 图 2.6 USB 转串口调试参考电路... 8 图 2.7 5V UART 转 3.3V UART 转换参考电路... 9 图 2.8 LORA 参考设计电路... 9 图 2.9 外接天线接头尺寸 图 2.10 双层板 (1.0mm) 阻抗计算 图 2.11 四层板 (1.0mm) 阻抗计算 图 3.1 开发板开关设置 图 3.2 电源指示灯 图 3.3 设备管理器中名称 图 3.4 安装 J-Flash 图 3.5 J-Flash 桌面图标 图 3.6 Target Interface 配置 图 3.7 MCU 配置 图 3.8 Production 设置 图 3.9 输入地址 图 3.10 J-Flash 烧录界面 图 4.1 波峰焊过炉方向 图 4.2 二次回流焊炉温曲线 表目录 表 2.1 双层板 (1.0mm)50Ohm 阻抗层压模型 表 2.2 四层板 (1.0mm)50Ohm 阻抗层压模型 表 3.1 入库检测设备清单 表 3.2 烧录测试软件下载地址列表... 12

5 Application Note [Page 4] 1. 概述 本文档列举了客户在使用 MXCHIP 模块设计产品过程中, 各个阶段需要注意的事项 请客户先熟悉本文档, 提前考虑在设计, 生产, 烧录固件, 测试阶段可能出现的问题并有效规避, 以达到快速量产的目的 适用模块型号 : EML3047 系列需要注意的阶段 : 硬件设计 烧录固件 测试固件 产品 SMT 阶段 在线升级模块基本特点 : 每个模块都有全球唯一 MAC ID IPEX 天线 弹簧天线或 Pin 脚天线三种型号 支持 LoRaWAN Class A/B/C 协议以及私有协议, 工作环境温度 :-40 to +85 EML3047 正面图 EML3047 型号列表 图 1.1. 模块外观图 模块型号天线类型说明 EML3047-E IPEX 连接天线默认 EML3047-S 弹簧天线可选 EML3047-B RF PIN OUT 可选

6 Application Note [Page 5] 硬件原理框图 EML3047 LoRa Module Block Diagram UART SPI STM32L071KB 32MHz Cortex-M0+ Core SX1278 LoRa MAC I2C 20KB RAM SPI ADC TIMER 6KB EEPROM 128KB FLASH 32MHzOSC LoRa Radio RF pin out Spring Ant SWD KHz OSC U.F.L connector 3.3V Input 图 1.2 硬件框图

7 Application Note [Page 6] 2. 硬件设计注意事项 2.1 机械尺寸 EML3047 机械尺寸图 ( 单位 :mm) 图 2.1 机械尺寸俯视图 图 2.2 机械尺寸侧视图 2.2 参考封装设计 下图是 MXCHIP 建议的在设计底板 PCB 时模块的参考封装尺寸图, 阻焊开窗和焊盘大小一致 EML3047 采用 DIP 与邮票孔两种接口设计方案 阻焊开窗和焊盘大小一致,SMT 建议钢网厚度为 0.12mm-0.14mm, 锡膏建议使用 SAC305, 无铅

8 Application Note [Page 7] 图 2.3 DIP 封装 图 2.4 SMT 推荐封装 2.3 DC 电源设计 模块峰值电流 130mA 左右,MXCHIP 推荐使用最大输出电流 300mA 以上的 DC/DC 电源芯片, 相对于 LDO 来说,DC/DC 更可以体现出模块低功耗的优势 对于 DC/DC 电源芯片的使用, 除了输出电压 (3.3V) 和最大电流 (300mA) 的要求外, 还要特别注

9 Application Note [Page 8] 意布线, 器件尽量紧凑, 输入和输出的地要求良好的连接, 反馈信号远离电感和肖特基二极管, 具体要求参照相应 DC/DC 电源芯片的 Datasheet 对于 LDO 的使用, 要注意最大输出电流 (300mA) 和散热 例如, 从 5V 降到 3.3V, 压降为 1.7V, 如果电流为 130mA, 那么 LDO 上转化为热的功耗为 1.7V x 130mA = 221mW,LDO Datasheet 上有一项参数为 Power Dissipation, 所选的此项参数必须大于 221mW( 其他输入电压按照此方法计算 ) 只有在前期充分考虑电源的设计, 才能减小最终产品在实际测试中出问题的概率 2.4 参考电路设计 EML3047 用户参考电路如下 : 图 2.5 电源转换部分 图 2.6 USB 转串口调试参考电路

10 Application Note [Page 9] 图 2.7 5V UART 转 3.3V UART 转换参考电路 图 2.8 LORA 参考设计电路 2.5 RF 设计 外接天线模块的天线接头 下图是模块上外接天线接头的尺寸, 选择天线的接头时要和供应商确认接头是否吻合

11 Application Note [Page 10] 图 2.9 外接天线接头尺寸 RF PIN OUT PIN27 为 RF PIN OUT, 可以引到用户的主板上,PCB Layout 时要保证 50Ohm±10% 的阻抗 双层板 (1.0mm)50Ohm 阻抗层压模型如表 2.1 所示, 阻抗计算如图 2.10 所示 表 2.1 双层板 (1.0mm)50Ohm 阻抗层压模型

12 Application Note [Page 11] 图 2.10 双层板 (1.0mm) 阻抗计算 四层板 (1.0mm)50Ohm 阻抗层压模型如表 2.2 所示, 阻抗计算如图 2.11 所示 表 2.2 四层板 (1.0mm)50Ohm 阻抗层压模型 图 2.11 四层板 (1.0mm) 阻抗计算 2.6 ESD 设计 模块 ESD 等级 : 人体模型 (HBM) 为 2000V, 器件模型 (CDM) 为 500V, 如果产品有更高的 ESD 要求, 就要特别注意, 所有可能与外界接触的引脚, 如连接到 USB 座 SD 卡槽等这些接插件的, 都要预留 ESD 保护器件的位置 如果模块不是直接焊接或插到板子上, 而是通过外拉引线来工作, 就要注意 EMI 问题, 最好用屏蔽线连接, 或者板上预留共模扼流圈的位置

13 Application Note [Page 12] 3. 烧录固件及入库检测方法 3.1 准备工作 设备清单如表 3.1 表 3.1 入库检测设备清单 设备 数量 PC 电脑 1( 台 ) 烧录模块的治具 1( 台 ) EML3047 开发底板 1( 块 ) Micro USB 1( 根 ) 烧录软件工具 1( 台 ) 测试软件工具 1( 台 ) 烧录和测试应用软件下载地址参见表 3.2 表 3.2 烧录测试软件下载地址列表 软件名称 功能 JLink_Windows_V600i Sscom5 CP210x_VCP_Windows 烧录 测试 USB 驱动 烧录固件由庆科 FAE 或客户确认下发, 本教程采用 Lora_1.1.3.bin 固件演示 3.2 烧录模式开关设置 EML3047 采用工装烧录固件, 工装如图 3.1 所示

14 Application Note [Page 13] 图 3.1 开发板开关设置 3.3 系统连接 模块治具通过 usb 数据线连接至 EML3047 开发板底板, 此时底板上红灯 D1 常亮 图 3.2 电源指示灯 3.4 串口选择 在设备管理器中, 找到 EML3047 底板连接至 PC 的 COM 口号, 例如图 3.3 中为 COM10:( 注意 : 串 口号必须使用 Enhanced COM Port) 图 3.3 设备管理器中名称 3.5 J-Flash 安装 解压 JLink_Windows_V600i, 并执行安装 Setup_JLink_V600i.exe, 勾选快捷方式 直到完成安装

15 Application Note [Page 14] 图 3.4 安装 J-Flash 安装完成后桌面上可以找到 JFlash V6.00i 快捷方式, 点击打开 图 3.5 J-Flash 桌面图标 3.6 J-Flash 配置 作如下配置, 使用快捷键 ALT+F7, 或者 打开 Options 点击 project settings Target Interface 里面选择 SWD,MCU 中选择 ST STM32L071KB, Production 中勾选 Start application

16 Application Note [Page 15] 图 3.6 Target Interface 配置 图 3.7 MCU 配置 图 3.8 Production 设置 配置完成, 点击 确定 即可, 建议保存工程, 再次烧录可不需再次设置 3.7 固件烧录 将需要烧写的 Lora_1.1.3.bin 文件拖入 J-Flash 工程中, 跳出地址框, 手动输入烧录起始地址

17 Application Note [Page 16] 图 3.9 输入地址 J-Flash 烧录界面 : 使用快捷键 F7, 或者 Target 目录下点击 AUTO, J-Flash 则开始烧录. 图 3.10 J-Flash 烧录界面 3.8 AT 指令 AT 命令基本格式 : 表 3.3 AT 命令基本格式 符号 AT +CMD 描述 AT 指令, 都以 AT 开头, 不区分大小写 +CMD 为命令 = 说明当前为设置操作? 说明当前为读取操作, 参数分隔符, 可能带多个参数 <CR><LF> \r\n AT+<CMD>? : 获取 <CMD> 的帮助 AT+<CMD> : 执行 <CMD> AT+<CMD>=<value> : 设置 <CMD> 的参数,<value> 为参数值 AT+<CMD>=? : 获取设置参数所有命令以 <CR> 或 <LF> 结尾

18 Application Note [Page 17] 每个命令发送后都会有返回结果, 如下所示 : OK: 命令执行成功 AT_ERROR: 命令错误 AT_PARAM_ERROR: 命令参数错误 AT_BUSY_ERROR: 模块正在处理其他命令 AT_TEST_PARAM_OVERFLOW: 参数长度过长 AT_NO_NETWORK_JOINED: 尚未加入 LoRaWAN 网络 AT_RX_ERROR: 命令接收错误返回结果的格式 :<CR><LF>< 结果 ><CR><LF> 通用指令 (1) AT: 连接状态监测该命令用于检测主机与模块间的串口连接状态 表 3.4 AT 连接检测 命令 输入参数 返回值 返回结果 AT - - OK (2) AT?: 帮助命令 获取所有支持的命令 表 3.5 帮助命令 命令输入参数返回值返回结果 AT+<CMD>: run <CMD> AT? - AT+<CMD>=<value>: set the value AT+<CMD>=?: get the value OK (3) ATZ: 复位命令 复位模块 表 3.6 复位命令 命令输入参数返回值返回结果 ATZ? - ATZ: triggers a reset of the MCU OK ATZ - 无返回值, 模块复位

19 Application Note [Page 18] 基本指令 (1) AT+VER: 固件版本 用于查询当前固件版本 表 3.7 查询固件版本 命令 输入参数 返回值 返回结果 AT+VER? - AT+VER: get the version of the FW OK AT+VER=? - 固件版本号 :LoRaWAN 版本 OK 示例 :AT+VER=? ;1.0.2 OK (2) AT+TCONF: 设置或读取射频参数 表 3.8 设置或读取射频参数 命令 功能 输入参数 返回值 返回结果 Mode=LORA Freq= khz Power= 14 dbm AT+TCONF=? 读取射频 参数 - Bandwidth= 125 khz SF= 12 OK CR= 4/5 LNA State =1 PA Boost State =1 1:470000:14:125:12:4/5:1:1 参数说明 : 1: 射频调制模式, 0: FSK, 1: LORA : 频率, 单位 khz, 范围 ~ AT+TCONF= 设置射频 参数 14: 发射功率, 单位 dbm, 范围 : 0~20dBm 125: 带宽, 单位 khz, 取值 125, 250, 500 OK 12: 扩频因子, 范围 7~12 4/5: 码率, 取值 4/5, 4/6, 4/7, 4/8 1:LNA 开关,1 打开,0 关闭 1:PA BOOST 开关,1 打开,0 关闭 (3) T+TTONE( 发射 CW 信号 ) 表 3.9 发射 CW 信号 命令功能输入参数返回值返回结果

20 Application Note [Page 19] AT+TTONE 启动发送 - TX Test OK AT+TOFF 停止发送 - Test Stop OK (4) AT+TRSSI: 射频接收测试 表 3.10 射频接收测试 命令功能输入参数返回值返回结果 AT+TRSSI 启动接收 - RX Test LNA is OFF OK AT+TOFF 停止接收 - RSSI=-94dBm Test Stop OK (5) AT+TRLRA: LoRa 模式接收测试 表 3.11 LoRa 模块接收测试 命令功能输入参数返回值返回结果 LNA is OFF AT+TRLRA 启动接收 - ( 如果接收到数据, 会输 出接收包的计数值, RSSI, SNR) OK AT+TOFF 停止接收 - Test Stop OK (6) AT+TTLRA: LoRa 模式发包测试 表 3.12 LoRa 模块发包测试 命令功能参数说明返回值返回结果 AT+TTLRA=100 启动发包 100: 总发包数 - OK 具体 AT 指令的使用请参照 LoRaWAN 模块 AT 指令使用手册.pdf 3.9 测试程序 将 EML3047 模块的用户串口连接至 PC, 打开串口调试工具 sscom5, 设置串口波特率 :9600, 数据位 : 8bit, 停止位 :1bit, 校验位 : 无, 通过 AT 指令验证模块是否正常工作 3.10 重要声明 MXCHIP 有义务保证每批次交给客户的模块没有质量问题

21 Application Note [Page 20] 如果客户在抽检中发现模块有问题, 有权利要求 MXCHIP 及时换货 如果客户没有做入库检测, 导致模块焊接到底板上后才发现问题,MXCHIP 只负责赔偿模块部分 MXCHIP 有义务帮助客户在固件开发中解决各种技术问题, 但不会保留使用任何客户的 MVA/bin 档 客户有义务将固件开发中的各个固件版本记录下来, 并在最终生产前按需求烧录对应固件版本

22 Application Note [Page 21] 4. SMT 注意事项 4.1 开钢网注意事项 建议钢网厚度 :0.12mm(0.1~0.15mm), 激光打磨开孔 建议锡膏 : 无铅锡膏 SAC305 下图为模块建议钢网尺寸图, 焊盘开孔向外延伸 0.15mm, 能增强爬锡能力 ; 如果 SMT 线没有 AOI 检测, 通过肉眼也能检查模块是否放正, 降低虚焊的风险 设计 PCB 时建议助焊层按此设计 : 图 4.1 波峰焊过炉方向 4.2 回流焊炉温曲线图 下图为建议回流焊炉温曲线图, 按此温度曲线图控制炉温能够降低虚焊的风险 回流焊次数 2 次峰值温度 :

23 Application Note [Page 22] 图 4.2 二次回流焊炉温曲线

24 Application Note [Page 23] 5. 服务与支持 如需技术支持或产品咨询, 请在办公时间拨打电话咨询上海庆科信息技术有限公司 办公时间 : 星期一至星期五上午 :9:00~12:00, 下午 :13:00~18:00 网址 : 联系电话 : 联系地址 : 上海市普陀区金沙江路 2145 弄 5 号楼 9 楼 邮编 : [email protected]

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