TD3020T雙模授時(shí)模塊

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案TD3020T 雙模授時(shí)模塊 用戶手冊目錄1 功能描述 31.1 概述 31.2 產(chǎn)品特性 31.3 性能指標(biāo) 41.4 應(yīng)用 41.5 功能框圖和典型應(yīng)用 51.5.1 功能框圖 51.5.2 典型應(yīng)用 52 模塊接口說明 62.1 硬件接口 62.1.1 電源 62.1.2 天線接口 62.1.3 復(fù)位接口 62.1.4 休眠模式控制接口 62.1.5 1PPS信號接口 62.1.6 UART接口 62.1.7 GPIO接口 72.2 軟件接口協(xié)議 72.2.1 語句格式和內(nèi)容 72.2.1 輸出語句 82.2.2 輸入語句 83 機(jī)械特性 113.1 模塊尺寸 113.2 管

2、腳定義 124 電氣和溫度特性 144.1 模塊直流特性 144.1.1 極限工作條件 144.1.2 推薦工作條件 144.2 焊接溫度曲線 145 注意事項(xiàng) 165.1 天線供電 165.2 靜電防護(hù) 175.3 PCB設(shè)計(jì)建議 175.4 復(fù)位接口 185.5 休眠模式控制接口 195.6 模塊軟件升級 195.7 其他 191 功能描述1.1 概述圖 1-1 TD3020T 模塊外觀圖TD3020T模塊是一款支持 BD2B 1/GPSL 1頻點(diǎn)的雙模授時(shí)模塊。模塊內(nèi)部集成 了BD2B 1/GPSL 1雙模SOC基帶芯片和射頻芯片，為通信、網(wǎng)絡(luò)和基站等授時(shí)終端產(chǎn)品的制造提供了高精度、高靈

3、敏度、低功耗、低成本的 BD2 B1/GPS L1雙模解決方案。TD3020T模塊尺寸為 22.4mm x 17mm x 2.2mm，體積小巧。采用 28pin 郵票孔 封裝，與主流 GPS模塊( ublox GPS)硬件上 pin-to-pin 兼容，板上可直接替換。TD3020T支持休眠工作模式，支持模塊軟件升級等功能。1.2 產(chǎn)品特性? 28pin 郵票孔封裝，尺寸 22.4mm x 17mm x2.2mm? 支持BD2 B1和GPS L1頻點(diǎn)? 支持以下三種工作模式，并可通過命令相互切換：1) 單BD2 B1工作模式2) 單GPS L1工作模式3) BD2 B1/GPS L1雙模工作模

4、式? 內(nèi)置 BD2 B1/GPS L1的 LNA? 具有備份電源輸入接口，支持熱啟動? 支持用戶在使用中對模塊進(jìn)行外部復(fù)位? 平均功耗約 75mA3.3，V 功耗小 支持休眠工作模式，可有效降低系統(tǒng)功耗。休眠模式時(shí)，即使不給備份電? 源供電，恢復(fù)時(shí)也能實(shí)現(xiàn)熱啟動功能? 支持軟件升級，上位機(jī)可通過串口實(shí)現(xiàn)軟件升級功能1.3 性能指標(biāo)表1-1 TD3020T模塊主要性能指標(biāo)參數(shù)描述性能指標(biāo)備注最小值典型值最大值單位定位精度（開闊地）水平5m高程10m測速精度1m/s首次定位時(shí)間TTFF冷啟動35s熱啟動2s重捕獲2s靈敏度捕獲-144dBm跟蹤-159dBm串口輸出波特率4800960011520

5、0bps默認(rèn) 9600bps數(shù)據(jù)更新率12Hz默認(rèn) 1Hz工作電壓VCC3.03.33.6VV BCKP1.83.33.6V平均功耗正常工作75mA主電源 VCC為 3.3V休眠模式5mA主電源 VCC為 3.3V備份工作20uA主電源 VCC關(guān)閉溫度工作-4085存儲-4085重量4g1.4 應(yīng)用通信、網(wǎng)絡(luò)和基站定位授時(shí)配套的授時(shí)定位終端（衛(wèi)星接收機(jī)、同步鐘、授時(shí)儀等）1.5 功能框圖和典型應(yīng)用1.5.1 功能框圖圖1-2 TD3020T 模塊功能框圖精彩文檔TD3020T模塊可對外部 BD2 B1/GPSL 1有源天線供電。外部有源天線接收空中衛(wèi)星信號送給射頻芯片， 射頻芯片內(nèi)部經(jīng) LNA

6、放大、混頻處理后送到中頻濾波器，然后通過 VGA和AGC，再經(jīng)過 AD轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號送給基帶芯片。 基帶芯片接收到射頻芯片送來的數(shù)字中頻信號，經(jīng)過捕獲和跟蹤、 定位解算等一系列算法處理后，通過串口輸出 NME數(shù)A據(jù)并給出 1PPS信號。1.5.2 典型應(yīng)用圖 1-3 TD3020T 模塊典型應(yīng)用圖2 模塊接口說明2.1 硬件接口2.1.1 電源模塊有三個(gè)電源輸入管腳（ VCC、V_BCK和P V_ANT）與兩個(gè)電源輸出管腳 （ VCC_OU和TVCC_R）F 。其中VCC為模塊的工作主電源； V_BCK為P 模塊的備份輸入電源， 在主電源 VCC 斷電時(shí)給 RTC電路供電，確保關(guān)鍵信息不丟

7、失，以實(shí)現(xiàn)熱啟動功能，模塊內(nèi)部設(shè) 計(jì)有對備用電源 V_BCK的P 充電電路，推薦外接可充電的電池或大容量電容； V_ANT 是天線供電輸入管腳， 模塊內(nèi)部通過電感與 RF_IN連接；VCC_OU為T模塊電源狀態(tài) 監(jiān)測管腳， 輸出VCC電壓值，外部可監(jiān)測該管腳電壓， 以判斷模塊供電是否正常； VCC_R輸F 出VCC電壓值，可用于天線供電。2.1.2 天線接口模塊的天線接口（ RF_IN管腳）可直接連接 BD2 B1/GPSL 1雙模有源天線。該 接口內(nèi)部采用 50阻抗匹配。2.1.3 復(fù)位接口模塊支持外部使用 nRESE管T 腳復(fù)位（低電平有效）。 為保證模塊正常工作，建議上電后對模塊進(jìn)行一次

8、外部復(fù)位。2.1.4 休眠模式控制接口當(dāng)PWR-DW管N腳輸入低電平時(shí)， 模塊進(jìn)入休眠模式， 功耗降至 5mA以下； 當(dāng)輸 入恢復(fù)為高電平時(shí)， 對模塊外部復(fù)位后， 模塊可恢復(fù)正常工作。 若使用該管腳對 模塊進(jìn)行開關(guān)電控制， V_BCK管P 腳無需接入備份電源， 模塊也可實(shí)現(xiàn)熱啟動功能。2.1.5 1PPS信號接口模塊第 28腳1PPS為秒脈沖信號輸出。2.1.6 UART接口模塊設(shè)計(jì)有兩組 UART串口，分別為串口 1（TXD1/RXD）1和串口 2（TXD2/RXD）2。 串口1在UTC秒邊界輸出 NME數(shù)A 據(jù)，上位機(jī)也可以通過該串口對模塊進(jìn)行工作 模式切換、軟件升級等操作。模塊支持的波特

9、率范圍為 4800bps 115200bps，默認(rèn)波特率為 9600bps。數(shù)據(jù)格式為：起始位 1位、數(shù)據(jù)位 8位、停止位 1位、 無校驗(yàn)位。串口2是備用串口，用以輸出自定義格式的數(shù)據(jù)，也可用于軟件升級。2.1.7 GPIO接口模塊設(shè)計(jì)有 3個(gè)GPIO接口（ GPIO1/GPIO2/GPIO）3 ，可根據(jù)用戶需求定義該接 口的功能。2.2 軟件接口協(xié)議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 ,數(shù)據(jù)字段 ,數(shù)據(jù)字段, ,數(shù)據(jù)字段*校驗(yàn)和CRLF 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2-1 ）， （sss）為語句格式符（詳見表 2-2和表

10、2-3 ）。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。 校驗(yàn)和的計(jì)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(yàn)和（各字節(jié)做異或運(yùn)算再轉(zhuǎn)換為 16進(jìn)制，共兩字節(jié)）。CRLF表 示回車和換行 （十六進(jìn)制分別為 0x0D和0x0A，C語言為”rn ”）。表 2-1 語句標(biāo)識符標(biāo)識符含義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(jì)算機(jī)系統(tǒng)（ Computer Cont

11、rol ）P專用語句表 2-2 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ZDATOD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 2-3 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 輸出語句TD3020T模塊默認(rèn)輸出 RMC、GGA、ZDA、GSA、GSV語句，具體語句詳細(xì)說明請 參考模塊輸入輸出語句格式說明。輸出語句舉例如下（ BD2 B1/GPS L1雙模）： $GNZDA,055756.00,12,06,2

12、013,3,A*0B $GNTXT,01,01,03,A,16,A,2,7*50 $GNRMC,055756.00,A,3043.814587,N,10357.341076,E,0.8,18.1,120613,A*77 $GNGGA,055756.00,3043.814587,N,10357.341076,E,1,17,0.8,530.5,M,-32.1,M,1.0*51$GPGSA,A,3,03,19,13,20,16,32,31,06,23,1.3,0.8,1.0,0.8*3B $BDGSA,A,3,07,09,08,10,01,04,03,02,1.3,0.8,1.0,0.8*21 $G

13、PGSV,3,1,10,27,62,136,45,03,64,164,46,19,38,175,44,13,41,314,46*7D $GPGSV,3,2,10,20,12,228,21,16,57,019,42,32,10,203,42,31,17,097,32*74 $GPGSV,3,3,10,06,65,105,40,23,64,285,48*7D$BDGSV,2,1,8,07,62,079,38,09,04,197,26,08,72,158,39,10,70,012,38*56$BDGSV,2,2,8,01,38,123,34,04,20,108,32,03,55,166,38,02,

14、46,221,38*502.2.3 輸入語句TD3020T模塊具有定位模式切換、 NME串A 口波特率設(shè)置、 NME輸A 出語句 更新率與開關(guān)設(shè)置等功能， 可通過上位機(jī)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(shí)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 NME串A 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 2-4 （ 示兩個(gè)字節(jié) 0x0D和0x0A）。指令發(fā)送后可 從RMC或GGA語句上報(bào)的標(biāo)識符判斷當(dāng)前的工作模式 （GN為雙模、 BD為單

15、北斗、 GP為單GPS）表 2-4 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NME串A 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 2-5 （ 示兩個(gè)字節(jié) 0x0D和0x0A）。注意雙模工作 模式下，衛(wèi)星較多的時(shí)候 4800波特率（在 1Hz輸出頻率的時(shí)候）有可

16、能輸出數(shù)據(jù) 不完整，建議選擇合適的波特率（如 9600bps1H）z 。表 2-5 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*1F57600$PCAS01,4*18115200$PCAS01,5*193）語句輸出更新率設(shè)置指令用戶通過NME串A 口給模塊發(fā)送輸出語句更新率指令可完成 NME語A句輸出更 新率切換功能，具體功能及相應(yīng)指令如表 2-6 （示兩個(gè)字節(jié) 0x0D和 0x0A）。注意雙模工作模式下，衛(wèi)星較多的時(shí)候 2Hz的輸出頻率（波特率為 9600 的時(shí)候）有可能輸

17、出數(shù)據(jù)不完整，建議選擇合適的輸出頻率（如 9600bps1H）z 。表 2-6 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*2B4）語句開關(guān)設(shè)置指令用戶通過NME串A 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(shí)調(diào)整輸出語句的頻率， 具體功能及相應(yīng)指令如表 2-7（ 表示兩個(gè)字節(jié) 0x0D和0x0A）。表 2-7 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

18、$CCRMO,3,*4F0s關(guān)閉GGA$CCRMO,GGA,1,*0C0s關(guān)閉ZDA$CCRMO,ZDA,1,*120s關(guān)閉GSA$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$CCRMO,GGA,2,1.0*201s打開ZDA$CCRMO,ZDA,2,1.0*3E1s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

19、*3D1s打開TXT$CCRMO,TXT,2,1.0*393 機(jī)械特性3.1 模塊尺寸圖 3-1 TD3020T 模塊封裝尺寸示意圖標(biāo)注尺 寸（ mm）A22.4+0.6/-0.3B17.0 0.1C2.2 0.2D2.55+0.3/-0.1E1.1 0.1F3.8 0.1G1.1 0.1H2.85+0.3/-0.1表 3-1 TD3020T 模塊封裝尺寸表3.2 管腳定義K0.7 0.1L0.8 0.1M0.8 0.1說明：采用郵票孔封裝圖3-2 TD3020T 模塊管腳示意圖表格3-2 TD3020T 模塊管腳定義管腳信號名方向電平標(biāo)準(zhǔn)描述1TXD2O0-3.6V串口2發(fā)送 （ 預(yù)留）2R

20、XD2I0-3.6V串口2接收 （ 預(yù)留）3TXD1O0-3.6V串口 1發(fā)送： NMEA數(shù)據(jù)輸出、軟件版本升級、 狀態(tài)輸出等4RXD1I0-3.6V串口1接收：控制命令接收、軟件版本升級等5PWR-DWNI0-3.6V模塊休眠使能管腳，低電平可使模塊進(jìn)入休 眠模式，高電平恢復(fù)正常工作，模塊內(nèi)部上 拉6VCC3.0-3.6V主電源7GND地8VCC_OUTOVCC模塊電源監(jiān)測管腳，輸出 VCC電壓值，外部可 監(jiān)測模塊電源是否正常9GPIO1I/O0-3.6V通用 I/O（ 預(yù)留 ）10nRESETI0-3.6V外部復(fù)位，低電平有效11V_BCKPI1.8V-3.6V備份電源輸入，模塊內(nèi)部設(shè)計(jì)有

21、充電電路，推薦外部采用可充電電池12nBOOTI0-3.6V備用的管腳，目前該管腳不與模塊內(nèi)部連接13GND地14GND地15GND地16RF INI天線輸入17GND地18VCC_RFOVCC電壓輸出，可與 19腳短接（建議串聯(lián)一個(gè)10歐姆限流電阻），由模塊對天線進(jìn)行供電19V_ANTI天線供電輸入端，模塊內(nèi)部通過電感與 16腳 連接 如選擇模塊內(nèi)部給天線供電，則該管腳與 18 腳短接；如選擇外部電源給天線供電，則將 外部供電電源連接到該管腳（建議串聯(lián)一個(gè) 10歐姆限流電阻）20AADET NI0-3.6V天線檢測狀態(tài)輸入管腳 （預(yù)留 ）21GPIO2I/O0-3.6V通用 I/O（ 預(yù)留

22、）22FWDI0-3.6V備用的管腳，前進(jìn)后退信號，目前該管腳不與模塊內(nèi)部連接23SPEEDI0-3.6V備用的管腳，車速脈沖信號，目前該管腳不與模塊內(nèi)部連接24USB_VDDI備用的管腳， USB電源管腳，目前該管腳不與模塊內(nèi)部連接25USB_DMI/O備用的管腳， USB數(shù)據(jù)管腳，目前該管腳不與模塊內(nèi)部連接26USB_DPI/O備用的管腳， USB數(shù)據(jù)管腳，目前該管腳不與模塊內(nèi)部連接27GPIO3I/O0-3.6V通用 I/O（ 預(yù)留 ）281PPSO0-3.6V秒脈沖輸出4 電氣和溫度特性4.1 模塊直流特性4.1.1 極限工作條件表 4-1 極限工作條件參數(shù)符號最小值最大值單位主電源輸

23、入電壓VCC5.0V備份電源輸入電壓V BCKP5.0V天線供電輸入電壓V ANT5.5VIO輸入電壓VIO-0.55.0V注：超過最大極限值使用可能導(dǎo)致模塊永久損壞。4.1.2 推薦工作條件表 4-2 推薦工作條件參數(shù)符號最小值典型值最大值單位主電源輸入電壓VCC3.03.33.6V備份電源輸入電壓V BCKP1.83.33.6V天線供電輸入電壓V ANT3.35.0VIO輸入高電平VIH2.4VIO輸入低電平VIL0.8VIO輸出高電平VOH2.7VIO輸出低電平VOL0.4V注：不建議超過推薦工作條件使用，長時(shí)間超出推薦工作條件使用可能會影響產(chǎn)品可靠性。4.2 焊接溫度曲線模塊焊接溫度曲

24、線和相關(guān)說明如圖 4-1 和表4-3 所示：圖4-1 SMT溫度曲線表4-3 SMT溫度參數(shù)表Profile FeaturePb-Free AssemblyAverage Ramp-up Rate (TSmax to TP)3 /second max.-Temperature Min (TSmax) -Temperature Max (TSmax) -Temperature Max (tsmin-tsmax)150 200 60-120 secondsTime maintained above: -Temperature (TSL) -Time (tL)217 60-150 secondsPe

25、ak-classification Temperature (TP)*260 + 0/-5 *Time within 5 of actual Peak Temperature (tP)30* secondsRamp-Down Rate6 /seconds max.Time 25 to Peak Temperature8 minutes max.*Tolerance for peak profile temperature (Tp) is defined as a supplier minimum and a user maximum.*Tolerance for time at peak pr

26、ofile temperature (tp) is defined as a supplier minimum and a user maximum.5 注意事項(xiàng)5.1 天線供電若選擇有源天線作為模塊的信號接收前端， 需對天線進(jìn)行供電， 天線供電可 選擇在模塊上實(shí)現(xiàn)，也可在終端上實(shí)現(xiàn)。在模塊上對天線供電的注意事項(xiàng)如下：模塊的第 19腳V_ANT為天線供電輸入端，模塊內(nèi)部通過電感與第 16腳RF_IN 連接；模塊的第 18腳VCC_R可F 作為天線供電輸出，內(nèi)部與 VCC連接，若選擇 18與 19腳連接的方式對天線供電， 建議串聯(lián)一個(gè) 10歐姆的大功率 （0805以上封裝） 電 阻，避免天線短路

27、時(shí)對模塊造成損壞，如圖 5-1 所示。若選擇外部電源送到 19腳 V_ANT給天線供電，也建議串接一個(gè) 10歐姆的大功率電阻，避免天線短路時(shí)對外 部電源電路造成損壞，如圖 5-2 所示。若能確保天線不短路，可直接短接第 18、第 19腳對天線供電。 若選擇終端給天線供電或選用無源天線作為模塊的信號接收前端，則第 18 和第 19腳可以懸空。圖5-1 使用模塊內(nèi)部的天線供電電源圖 5-2 外部電源給天線供電5.2 靜電防護(hù)模塊上的射頻電路包含靜電敏感器件， 焊接、安裝和運(yùn)輸過程中請注意靜電 防護(hù)，請不要用裸手直接碰觸 RF_IN管腳，否則可能會導(dǎo)致模塊損壞。5.3 PCB設(shè)計(jì)建議產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)送給第 16腳 RF_IN的連接線需要進(jìn)行 50的阻抗匹配，走線不要 走直角和銳角， 盡量不要更換信號層， 而且連接線下面相鄰層最好有完整的地平 面，如圖 5-3 所示，至少保證標(biāo)識區(qū)域?qū)?yīng)下面一層的區(qū)域要有完整的地平面。圖5-3 第16腳 RF_IN連接線設(shè)計(jì)示意圖5.4 復(fù)位接口 為保證模塊的正常工作，建議上電后等 VCC電壓穩(wěn)定 50ms，然后對模塊復(fù)位， 復(fù)位低電平需保持 1ms以上，如圖 5-4 所示。圖 5-4 復(fù)位接口時(shí)序 關(guān)于上電復(fù)位的進(jìn)一步說明：若模塊上電過程不穩(wěn)或上電時(shí)間過長（如圖 5-5 、5-6 ），有可能導(dǎo)致模塊不 正常工作， 串口無數(shù)據(jù)輸出， 此