NB101硬件设计手册

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NB101首图.jpg

NB101是基于移远NB-IOT模块:BC95/BC35的小系统板,NB101板载了IPEX射频天线座,5V转3.3V LDO稳压电源,MicroSIM卡座,ESD防护电路,即插即用。用户只需注重上层应用,以最快的速度开发出基于NB-IOT应用的产品。

NB101小系统板采用2.54标准间距排针,引出BC95模块最常使用的信号,整板尺寸仅23mm*24mm,便于嵌入到客户产品中。

NB101采用了省电技术,在省电模式(PSM)下,低至40uA,其中BC95功耗5uA,LDO稳压芯片静态35uA。

有关NB101的软件操作,请阅读【NB101软件手册】[手册 1]

1 支持频段

BC95-B5,单频850MHz,电信网络版本。

BC95-B8,单频900MHz,移动联通版本。

BC35-G,国内全网通版本。

BC95-G,海外全网通版本

全频段的模块上电后,会根据SIM卡网络类型自动搜索网络,无需手动设置频段。

可使用指令AT+NBAND?来查询当前工作频段。

BC95/BC35支持的频段
# B1 B3 B8 B5 B20 B28
频率 H-FDD

2011MHz

H-FDD

1800MHz

H-FDD

900MHz

H-FDD

850MHz

H-FDD

800MHz

H-FDD

750MHz

运营商

或地区

- 中国联通 中国移动

中国联通

中国大陆

台湾地区

中国电信 欧洲地区 南美地区

2 主要性能

说明
供电 VDD供电范围:3.6V~6V
省电 电源指示灯消耗电流:2.5mA,若需要低功耗,请移除。

PSM模式最大耗流:40uA(BC95模块本身5uA,板载ldo降压芯片静态功耗35uA)

发射功率 23dBm±2dB
温度范围 -40℃~+85℃
SIM卡类型 Micro卡槽,使用Micro中型卡。
串口 主串口(2.54排针引出):

AT指令和数据传输,波特率为9600bps

也可用于软件升级,波特率115200bps

调试串口(触点焊盘):

用于软件调试,波特率921600bps

网络协议 UDP/CoAP
数据传输特性 下行25.2kbps,上行15.625kbps
AT命令 3GPP TS 27.007 V14.3.0 (2017-03) 定义的命令以及移远通信新增的AT命令
固件升级 通过主串口或 DFOTA空中升级
RoHS 所有器件完全符合 EU RoHS 标准

3 功能框图

功能框图-NB101.png

4 快速开始

使用谷雨NB-QuickStarter快速测试NB101,NB-QuickStarter包含NB101核心板、串口转USB底板、收发指示灯、天线等外设,更多详情,请参考《NB-QuickStarter使用说明书》[手册 2]

NB-QuickStarter实物照如下图所示:

NB-QuickStarter.png

5 应用接口

NB101的应用接口如下图所示:

NB101硬件特点.png

5.1 引脚信号

下图是NB101的CAD尺寸图和引脚信号说明。

CAD-NB101.jpg
引脚号 引脚名 说明
1 GND PCB板丝印为G,电源地
2 VDD PCB板丝印为V,电源正极,电源范围:3.6V~6V,建议输入5V,且必须能够提供500mA的电流
3 TXD 模块UART发送引脚,接外部MCU的RX引脚,3.0V信号电平,与3.3V的单片机连接的话建议串联1K电阻。
4 RXD 模块UART接收引脚,接外部MCU的TX引脚,3.0V信号电平,与3.3V的单片机连接的话建议串联1K电阻。
5 EN LDO稳压芯片使能引脚,NB101内部已默认上拉使能,拉低可关闭电源,不使用请悬空。
6 RESET NB模块复位引脚,低电平复位,不使用请悬空。注意:不能与MCU的复位引脚直连,建议加三极管驱动后与MCU的GPIO口相连
7 NET 网络指示灯状态输出,高电平有效,NB101已板载一颗LED指示灯,但BC95模块尚未实现网络指示灯功能,预留备用。
8 RI 异步消息通知引脚,当模块有异步串口消息输出时(例如接收到新的数据,或者网络状态发生变化),NB101会拉低RI信号120ms,可用来唤醒MCU,准备接收NB模块的串口数据。

另外,NB101还引出了BC95的DBG串口和ADC模拟采集引脚,在NB101背面以测试点的形式引出。

引脚名 说明
GND PCB板丝印为G,电源地
DRX BC95模块DBG UART接收引脚,接外部MCU的TX引脚,3.0V信号电平
DTX BC95模块DBG UART发送引脚,接外部MCU的RX引脚,3.0V信号电平
AD BC95模块ADC引脚,模拟电压转数字接口,电压范围:0V~4V。

当前此功能未实现,请忽略。

5.2 工作模式

模块工作模式如下图所示:

功能状态 描述
Active状态 模块处于唤醒状态;所有功能正常可用,可以进行数据发送和接收;模块在此模式下可切换到 Idle 模式或 PSM 模式。
Idle状态 模块处于轻休眠状态,网络处于 DRX/eDRX 状态,可接收寻呼消息。模块在此模式下可切换至 Active 或 PSM 模式。
PSM状态 模块处于深睡眠状态,内部只有 RTC 工作,网络处于非连接状态。模块在此模式下可切换至 Active 模式。

5.3 供电电源

NB101使用稳定的5V电压供电,电气要求如下表格:

引脚名 引脚号 描述 最小值 典型值 最大值 单位
VDD 2 稳定的5V电源输入,至少能提供500mA续流能力 3.6 5 6 V
GND 1 电源地

5.4 指示灯

NB101板载两颗指示灯,红色指示灯指示电源状态,绿色指示灯指示网络状态。

5.5 串口

NB101的主串口可用于 AT 命令传送和数据传输,此时其波特率为 9600bps。

它还可用于固件升级,用于固件升级时的波特率为 115200bps。主串口在 Active 模式,Idle 模式和 PSM 模式下均可工作。

NB101的调试串口可配合调试工具 UEMonitor来查看底层日志信息,进行软件调试,其默认波特率为921600bps

接口 引脚名 引脚号 描述
主串口 TXD 3 主串口发送引脚
RXD 4 主串口接收引脚
调试串口 TXD_DBG 背面焊点 调试串口发送引脚
RXD_DBG 背面焊点 调试串口接收引脚
振铃信号 RI 8 串口URC输出(例如接收到新的数据,或者网络状态发生变化)时,NB101会拉低RI信号120ms。
串口连接示意图.png

5.6 SIM卡槽

NB101采用自弹式MicroSIM卡槽,注意SIM卡插入方向为:卡缺口朝外。

5.7 天线接口

NB101的天线接口采用常见的IPEX座(型号为:U.FL-R-SMT),需要50欧姆阻抗的外置天线,注意不同频段需要使用不同频段的天线。例如B5和B8可以使用传统GPRS模块的900MHz频率的天线。

6 总结

NB101尺寸小巧,硬件结构简单,实用,但是由于板载的LDO降压芯片静态电流(轻负载下的自身电流消耗)的缘故,故增加了最低功耗PSM模式下的电流,由BC95的5uA增加到40uA。

如果需要低功耗,需要将NB101的电源指示灯移除,电源指示灯本身会消耗2.5mA左右的电流。

另外NB101预留了网络指示灯功能(早期版本的BC95模块网络指示灯功能并未实现),可直接观察网络状态,带外壳产品可使用第7脚NET信号外接一个指示灯。但需要使用三极管加一级驱动。NET信号高电平有效。

7 本文参考

  1. NB101软件设计手册 模块指令的使用流程
  2. NB-QuickStarter使用说明书 开箱即用的NB评估板

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