江蘇星宇芯聯(lián)電子科技有限公司模塊手冊.doc

GNM251型多模模塊用戶手冊 江蘇星宇芯聯(lián)電子科技有限公司GNM251型模塊用戶手冊北斗RDSS/RNSS多模模塊目 錄1、功能描述11.1 概述11.2 產(chǎn)品特性21.3 性能指標(biāo)31.4 應(yīng)用41.5 功能框圖42、模塊接口規(guī)范52.1 硬件接口52.2 軟件接口63、機械特性114、電氣特性115、環(huán)境適應(yīng)性126、參考電路137、注意事項138、變更記錄141、功能描述1.1 概述圖1-1 GNM251型模塊外觀圖GNM251型模塊為江蘇星宇芯聯(lián)電子科技有限公司推出的一款支持北斗RDSS/RNSS功能的多模模塊。模塊集成了高性能RDSS射頻收發(fā)芯片、5W輸出功率的功放模塊、北斗專用RDSS基帶芯片，以及一款國產(chǎn)BD2 B1/GPS L1小型化導(dǎo)航定位模塊，可實現(xiàn)RDSS有源定位、短報文通信和RNSS導(dǎo)航定位等功能。GNM251型模塊的尺寸為58.3mm46.5mm7.8mm（不含MCX連接器），體積為業(yè)內(nèi)最小。模塊集成度高、功耗低、對外接口非常簡單，且與市面常見模塊接口兼容，方便用戶使用。1.2 產(chǎn)品特性1. 模塊內(nèi)部RDSS/模塊內(nèi)置兩路LNA，其中一路LNA為S頻點，實現(xiàn)對RDSS 衛(wèi)星信號進行濾波，低噪聲放大，用戶無需外置LNA，直接連接無源天線即可；另外一路LNA為BD2 B1/GPS L1頻點，為可配置電路，可以根據(jù)客戶使用的天線類型來進行相應(yīng)的硬件配置；2. 模塊內(nèi)部RDSS/RNSS功能雙串口獨立輸出，上位機可通過相應(yīng)的串口對RDSS/RNSS功能進行軟件版本升級；3. 模塊內(nèi)置5W高效率功放模塊，能夠滿足絕大多數(shù)客戶對模塊發(fā)射功率的需求；4. 模塊內(nèi)置BD2 B1/GPS L1雙模模塊，支持三種工作模式，并可通過串口命令相互切換： 單BD2 B1工作模式； 單GPS L1 工作模式； BD2 B1/GPS L1雙模工作模式。5. 模塊平均待機功耗為0.8W，功耗低。第 1 頁 共 14 頁1.3 性能指標(biāo)表1-1 GNM251模塊主要性能指標(biāo)參數(shù)性能指標(biāo)備注RDSS參數(shù)輸入駐波比2.0接收信號靈敏度-127.6dBm發(fā)射功率36.5dBm載波抑制30dBc調(diào)制相位誤差3定位/通信定位、通信成功率：95%(連續(xù)24小時)測試環(huán)境良好定位精度：100米鎖定時間冷啟動首捕時間：2s失鎖重捕時間： 1sRNSS參數(shù)輸入頻點BD2 B1 + GPS L1(可配置)數(shù)據(jù)更新率1Hz默認(rèn)1Hz首次定位時間冷啟動時間：35s熱啟動時間：2s重捕獲時間：2s定位精度水平5m測試環(huán)境開闊無遮擋高程10m測速精度1.0m/s靈敏度捕獲-144dBm跟蹤-159dBm串口波特率4800115200bps默認(rèn)9600bps其他參數(shù)工作電壓接收5V發(fā)射5V待機功耗160mAVCC（+5V）發(fā)射功耗3.0AVCCPA（+5V）瞬態(tài)功耗溫度范圍工作-20+60存儲-40+70重量第 2 頁 共 14 頁1.4 應(yīng)用l 車載導(dǎo)航監(jiān)控l 海洋漁業(yè)管理l 氣象探測l 電信/電力行業(yè)授時l 單兵手持終端l 北斗數(shù)傳終端1.5 功能框圖1.5.1 模塊RDSS部分功能框圖圖1-2 GNM251型模塊RDSS部分功能框圖GNM251型模塊RDSS部分主要包含4塊功能電路部分：LNA電路、Transceiver電路、基帶處理電路、PA電路。外接無源天線，輸入輸出接口為UART口，3.3V TTL電平，默認(rèn)波特率為115200bps。1.5.2 模塊RNSS部分功能框圖圖1-3 GNM251型模塊RNSS部分功能框圖GNM251型模塊RNSS部分主要包括兩部分電路：LNA電路和RNSS/GPS模塊電路。如圖1-3所示，圖中加虛線框的LNA部分可以配置為兩種模式：外接無源天線模式和外接有源天線模式。輸入輸出數(shù)據(jù)接口為UART口，3.3V TTL電平，默認(rèn)波特率為9600bps。GNM251型模塊RNSS部分還集成了精準(zhǔn)的1pps輸出功能。2、模塊接口規(guī)范2.1 硬件接口模塊射頻接口采用MCX-KYD11，串口通信和電源接口采用25pin 板板連接器，連接器型號為：DF9_25S_1V（廣瀨）。連接器引腳定義如表2-1所示：表2-1 電源數(shù)據(jù)接口定義表序號定義備注1,2,3,4,5VCCPA電源接口6,7,8,9VCC10,11,12,13,16,21,22GND地151PPSRNSS 1PPS輸出，3.3V TTL電平18RX0串口0，RDSS串口通信接口，3.3V TTL電平，默認(rèn)波特率為115200bps20TX017RX1串口1，GPS&BD2串口通信接口，3.3V TTL電平，默認(rèn)波特率為9600bps19TX123IC_SD北斗RDSS系統(tǒng)SIM卡接口24IC_SRSTN25IC_SCLK14NCNo Connect2.2 軟件接口2.2.1 RDSS軟件接口串口0為RDSS串口，接口協(xié)議參照有源輸入輸出軍標(biāo)4.0協(xié)議（可升級為2.1協(xié)議），默認(rèn)波特率為115200bps，可根據(jù)用戶需求更改；2.2.2 RNSS軟件接口2.2.2.1語句格式和內(nèi)容語句格式定義如下： $,*語句類型標(biāo)識(IDsss)由兩部分組成，(ID)為語句標(biāo)識符(詳見表2-2)，(sss)為語句格式符(詳見表2-3和表2-4)。語句類型標(biāo)識字段之后為數(shù)據(jù)體，由若干數(shù)據(jù)字段(d1,d2,dn)組成。的計算是從$到*之間的所有字符（不包括$字符和*字符本身）ASCII碼的校驗和（各字節(jié)做異或運算再轉(zhuǎn)換為16進制，共兩字節(jié)）。表示回車和換行(十六進制分別為0x0D和0x0A，C語言為”rn”)。表2-2 語句標(biāo)識符標(biāo)示符含義BD北斗二代衛(wèi)星系統(tǒng)GP全球定位系統(tǒng)（GPS-global positioning system）GN全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS-global navigation satellite system）CC計算機系統(tǒng)（Computer Control）P專用語句表2-3 輸出語句格式符格式符語句內(nèi)容RMC 最簡導(dǎo)航傳輸數(shù)據(jù)GGA位置信息GLL大地坐標(biāo)位置信息GSA精度因子和有效衛(wèi)星號GSV可視的衛(wèi)星狀態(tài)TXT短文本信息的傳送 表2-4 輸入語句格式符格式符語句內(nèi)容SIR 設(shè)置當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)，用于工作模式切換CAS01設(shè)置串口通信波特率CAS02設(shè)置NMEA輸出更新率 RMO設(shè)定輸出或停止輸出語句2.2.2.2輸出語句RNSS串口默認(rèn)輸出RMC、GGA、GLL、GSA、GSV、TXT語句，具體語句詳細(xì)說明請參考星宇芯聯(lián)RNSS輸入輸出語句詳細(xì)說明。輸出語句舉例如下（BD2 B1/GPS L1雙模）：$GNRMC,050912.00,A,2309.92716,N,11325.85883,E,0.1,161211,A*6D$GNGGA,050912.00,2309.92716,N,11325.85883,E,1,07,2.2,17.3,M,0.0,M,2.5*73$GNGLL,2309.92716,N,11325.85883,E,050912.00,A,0*00$GPGSA,A,3,02,04,12,25,05,3.3,2.2,2.5,2.5*37$BDGSA,A,3,06,09,3.3,2.2,2.5,2.5*2E$GPGSV,3,1,10,02,46,336,42,04,44,039,37,05,50,246,34,10,58,022,*7B$GPGSV,3,2,10,12,30,285,41,13,21,056,17,36,129,23,01,038,*73$GPGSV,3,3,10,25,11,309,34,26,12,183,*7F$BDGSV,2,1,8,01,48,129,03,46,233,04,31,109,06,59,348,35*5A$BDGSV,2,2,8,07,13,165,08,55,173,09,54,296,36,10,04,186,*50$GNTXT,01,01,01,ANTENNA OK*2B2.2.2.3輸入語句RNSS模塊具有定位模式切換、NMEA串口波特率設(shè)置、NMEA輸出語句更新率與開關(guān)設(shè)置等功能，可通過上位機給模塊發(fā)送相應(yīng)的控制指令即可啟動相應(yīng)的功能。注意模塊上電后的1秒內(nèi)為自檢時間，不響應(yīng)任何輸入語句，輸入語句必須在模塊上電1秒后發(fā)送。建議兩次輸入語句發(fā)送的間隔大于2秒。1) 定位模式切換指令用戶通過NMEA串口給模塊發(fā)送模式切換指令可完成定位模式切換功能，具體功能及相應(yīng)指令如表2-5（表示兩個字節(jié)0x0D和0x0A）。指令發(fā)送后可從RMC或GGA語句上報的標(biāo)識符判斷當(dāng)前的工作模式（GN為雙模、BD為單北斗、GP為單GPS）。表2-5 定位模式切換指令工作模式指令單BD2（冷啟動）$CCSIR,1,1*48單GPS（冷啟動）$CCSIR,2,1*4BBD2/GPS雙模（冷啟動）$CCSIR,3,1*4A單BD2（不重啟）$CCSIR,1,0*49單GPS（不重啟）$CCSIR,2,0*4ABD2/GPS雙模（不重啟）$CCSIR,3,0*4B2) 波特率設(shè)置指令用戶通過NMEA串口給模塊發(fā)送波特率設(shè)置指令可完成波特率切換功能，具體功能及相應(yīng)指令如表2-6（表示兩個字節(jié)0x0D和0x0A）。注意雙模工作模式下，衛(wèi)星較多的時候4800波特率（在1Hz輸出頻率的時候）有可能輸出數(shù)據(jù)不完整，建議選擇合適的波特率（如9600bps1Hz）。表2-6 波特率設(shè)置指令波特率(bps)指令4800$PCAS01,0*1C9600$PCAS01,1*1D19200$PCAS01,2*1E38400$PCAS01,3*1F 57600$PCAS01,4*18115200$PCAS01,5*193) 語句輸出更新率設(shè)置指令用戶通過NMEA串口給模塊發(fā)送輸出語句更新率指令可完成NMEA語句輸出更新率切換功能，具體功能及相應(yīng)指令如表2-7（表示兩個字節(jié)0x0D和0x0A）。注意雙模工作模式下，衛(wèi)星較多的時候2Hz的輸出頻率（波特率為9600的時候）有可能輸出數(shù)據(jù)不完整，建議選擇合適的輸出頻率（如9600bps1Hz）表2-7 語句輸出更新率設(shè)置指令（舉例）語句更新周期（ms）指令500 $PCAS02,500*1A1000$PCAS02,1000*2E2000$PCAS02,2000*2D3000$PCAS02,3000*2C4000$PCAS02,4000*2B 4) 語句開關(guān)設(shè)置指令用戶通過NMEA串口給模塊發(fā)送輸出語句開關(guān)指令可關(guān)閉或打開相應(yīng)的NMEA語句，并且可同時調(diào)整輸出語句的頻率，具體功能及相應(yīng)指令如表2-8（表示兩個字節(jié)0x0D和0x0A）。表2-8 語句開關(guān)設(shè)置指令（舉例）輸出頻率操作語句指令0s關(guān)閉所有語句$CCRMO,3,*4F0s關(guān)閉GGA$CCRMO,GGA,1,*0C0s關(guān)閉GLL$CCRMO,GLL,1,*0A0s關(guān)閉GSA$CCRMO,GSA,1,*180s關(guān)閉GSV$CCRMO,GSV,1,*0F0s關(guān)閉RMC$CCRMO,RMC,1,*110s關(guān)閉TXT$CCRMO,TXT,1,*151s打開所有語句$CCRMO,4,1.0*671s打開GGA$CCRMO,GGA,2,1.0*201s打開GLL$CCRMO,GLL,2,1.0*261s打開GSA$CCRMO,GSA,2,1.0*341s打開GSV$CCRMO,GSV,2,1.0*231s打開RMC$CCRMO,RMC,2,1.0*3D1s打開TXT$CCRMO,TXT,2,1.0*393、機械特性模塊外形及尺寸如圖3-1所示：圖3-1 GNM251型模塊外形尺寸圖4、電氣特性GNM251型模塊電源接口包含：VCC和VCCPA，其中VCC用于模塊的接收，VCCPA用于模塊的發(fā)射。VCC: 輸入電壓：+4.2V+5.2V典型電壓：+5V接收時工作電流：160mA5VVCCPA：輸入電壓：+4.9V+5.2V典型電壓：+5V發(fā)射電流：3.0A5V（要求VCC、VCCPA的電源峰間紋波電壓小于 100 mV，同時VCCPA電源供電能力3.5A）5、環(huán)境適應(yīng)性1、工作溫度：-20+602、儲存溫度：-40+703、濕度：95%（溫度+45）4、振動：符合GJB 150.16A-2009中的“第24類 低限完整性試驗”規(guī)定；5、沖擊：符合GJB 150.18A-2009中的“程序-功能性沖擊”和“程序-墜撞安全”規(guī)定；6、可靠性：平均故障間隔時間（MTBF）5000小時。（備注：第4、5、6項隨整機測試）6、參考電路GNM251型模塊25pin連接器外圍參考電路如圖6-1所示圖6-1 模塊應(yīng)用參考電路其中，C1、C3為100uF，C2、C4為100nF。7、注意事項1、模塊供電請嚴(yán)格按照第4小節(jié)中的要求，請勿過壓，否則有可能導(dǎo)致模塊損