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NB260硬件设计手册

添加14,605字节2019年1月9日 (三) 01:27
应用接口
[[文件:NB260首图.png|缩略图|450x450px]]
NB260是基于移远NB-IOT模块:BC26的小系统板,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,开机电路等,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。

NB260小系统板采用2.54标准间距排针,引出BC26模块的全部可用GPIO口,整板尺寸仅 25mm*33.02mm,便于嵌入到客户产品中。

NB260采用了省电技术,在省电模式(PSM)下,低至40uA,其中BC26功耗5uA,LDO稳压芯片静功耗态35uA。

有关NB260的软件指令操作,请阅读《NB260软件设计手册》<ref group="手册">[[NB260软件设计手册]] BC26模块主要指令和流程介绍</ref>

有关NB260作为OpenCPU二次开发的软件说明,请阅读《NB260-OpenCPU软件开发手册》<ref group="手册">[[NB260-OpenCPU软件开发手册]],基于BC26的OpenCPU软件开发指导。</ref>

==频段支持==
BC26采用MTK联发科的NB-IOT芯片:MT2625DA,支持全球频段的NB-IOT网络,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。

注册网络后可使用指令<code>AT+NBAND?</code>来查询当前工作频段。
{| class="wikitable"
|+BC26已支持的频段,其他频率正在开发中。
!
!B1
!B3
!B8
!B5
!B20
|-
|'''接收频率'''
|2110MHz~2170MHz
|1805MHz~1880MHz
|925MHz~960MHz
|869MHz~894MHz
|791MHz~821MHz
|-
|'''发射频率'''
|1920MHz~1980MHz
|1710MHz~1785MHz
|880MHz~915 MHz
|824MHz~849MHz
|832MHz~862MHz
|-
|'''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
|}

==主要性能==
{| class="wikitable table-condensed"
!
!说明
|- scope="row"
|'''供电'''
|VIN供电范围:3.6V~6V
|- scope="row"
|'''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(BC28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'''
|支持1.8V USIM卡,Micro卡槽,使用Micro中型卡。
|-
|'''串口'''
|'''主串口:'''
AT指令和数据传输,开机后默认处于自适应波特率模式(支持 115200bps 以下波特率的自

适应同步);MCU 需要连续发送 AT 命令和模块进行波特率同步,返回 OK

后表示同步成功;休眠唤醒后模块会直接使用开机后同步成功的波特率,无

需重新同步。

也可用于软件升级,波特率 921600bps

'''调试串口:'''

用于软件调试,获取底层日志,默认波特率:115200bps

'''辅助串口:'''

用于软件调试,获取底层日志,默认波特率:115200bps
|-
|'''GPIO口'''
|BC26支持OpenCPU,故NB260引出BC26的全部可用GPIO口。
|-
|'''网络协议'''
|UDP/TCP/CoAP/LwM2M/MQTT
|-
|'''数据传输特性'''
|下行25.2kbps,上行16.7kbps
|-
|'''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'''
|整板完全符合 EU RoHS 标准
|}

== 功能框图 ==
NB260功能框图如下图所示。

[[文件:功能框图-NB260.png|无框|750x750像素]]

== 快速开始 ==
使用谷雨NB-QuickStarter快速评估NB260,NB-QuickStarter包含NB260、串口转USB、收发指示灯、天线等外设,更多详情,请参考《NB-QuickStarter使用说明书》<ref group="手册">[[NB-QuickStarter使用说明书]] 开箱即用的NB评估板</ref>

NB-QuickStarter实物照如下图所示:

[[文件:NB-QuickStarter.png|无框|750x750像素]]

== 应用接口 ==
NB260硬件简要描述如下图:

[[文件:NB260硬件特点.png|无框|800x800像素]]

===引脚信号===
NB260引脚排列如下图所示。

只有当使用BC26的OpenCPU二次开发时才需要这么多引脚,若只当做普通的NB指令模块时,仅使用CON1(P1)的双排针的左侧一列信号即可。

CON1(P1)左侧一列信号为:GND,VIN,TXD,RXD,PEN,RST,EINT,NRI(NRI电压域1.8V,若用作唤醒MCU,可以简单串联1K电阻然后上拉后与MCU的GPIO口相连。),该列信号还与NB101,NB200兼容,可以相互替换。

[[文件:PIN-NB260.png|750x750像素]]

==== 右侧CON1 ====
{| class="wikitable table-condensed"
!引脚号
!P1引脚名
!说明
!备注
|- scope="row"
|A1
|GND
|电源地
|
|-
|A2
|<s>NC</s>
|未使用,请悬空。
|
|- scope="row"
|A3
|VIN
|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
|
|-
|A4
|<s>NC</s>
|未使用,请悬空。
|
|-
|A5
|TXD
|模块主串口发送引脚,接外部MCU的RX引脚。
|3.3V电压域
|-
|A6
|<s>NC</s>
|未使用,请悬空。
|
|-
|A7
|RXD
|模块主串口接收引脚,接外部MCU的TX引脚。
|3.3V电压域
|-
|A8
|DCD
|输出载波检测
|1.8V电压域
|-
|A9
|PEN
|PEN是BC26模块PWRKEY加了三极管驱动后的信号,电平状态与PWRKEY相反。
拉高PEN引脚至少500ms使模块开机,但不能始终拉高。

另外,当BC26模块进入PSM休眠状态后,拉高PEN可唤醒模块。
|3.3V电压域
|-
|A10
|NET
|网络指示灯状态,高电平有效,NB260已板载一颗绿色LED指示灯预留备用。
|1.8V电压域
|-
|A11
|RST
|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
|3.3V电压域
|-
|A12
|ADC
|模拟信号采集接口,采集电压范围:0V~1.4V
|
|-
|A13
|EINT
|外部中断引脚。从 PSM 模式下唤醒BC26模块。低电平有效(下降沿触发)。
|3.3V电压域
|-
|A14
|VCC
|NB260内部LDO的稳压后的电压输出引脚,该引脚与BC26模块的VBAT直连。
若电池供电,可直接将电池与VCC相连,并且VIN保持悬空,也就是将板载的LDO旁路。
|3.3V输出
或电池输入
|-
|A15
|NRI
|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),NB260会拉低NRI信号120ms。
可用来唤醒MCU,以备接收NB模块的串口数据,方便MCU侧的低功耗设计。
|'''1.8V电压域'''
|-
|A16
|GND
|电源地
|
|}

==== 左侧CON2 ====
{| class="wikitable table-condensed"
!引脚号
!P2引脚名
!说明
!备注
|- scope="row"
|B1
|GPIO1
|通用GPIO1
|1.8V电压域
|-
|B2
|V18
|BC26的VDD_EXT信号,输出1.8V电源,当PSM模式时无电压输出。
该信号可做电平转换的参考电压用。最大驱动电流为50mA。
|I<sub>max</sub>=50mA
|- scope="row"
|B3
|GPIO2
|通用GPIO2
|1.8V电压域
|-
|B4
|GPIO3
|通用GPIO3
|1.8V电压域
|-
|B5
|GPIO4
|通用GPIO4
|1.8V电压域
|-
|B6
|GPIO5
|通用GPIO5
|1.8V电压域
|-
|B7
|TXD_AUX
|AUX串口发送,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B8
|RXD_AUX
|AUX串口接收,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B9
|RTS_AUX
|AUX串口请求发送数据,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B10
|RXD_DBG
|调试串口接收引脚,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B11
|CTS_AUX
|AUX串口清除发送,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B12
|TXD_DBG
|调试串口发送引脚,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B13
|SPI_SCLK
|SPI总线时钟信号,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B14
|SPI_CS
|SPI总线片选,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B15
|SPI_MISO
|SPI总线主机输入,从机输出信号,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|-
|B16
|SPI_MOSI
|SPI总线主机输出,从机输入信号,可做通用GPIO用
|1.8V电压域
|}

=== 引脚复用 ===
NB260的引脚复用说明如下表格。

“*”号表示正在开发中,复位状态中的“I”表示输入,“PD”表示内部下拉,“PU”表示内部上拉。
{| class="wikitable"
!引脚号
!引脚名称
!默认模式
!模式0
!模式1
!模式2
!模式3
!模式4
!模式5
!模式7
!复位状态
!输出能力
|-
|B15
|SPI_MISO
|2
|GPIO
| -
|SPI_MISO
|I2S0_MCLK*
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B16
|SPI_MOSI
|2
|GPIO
| -
|SPI_MOSI
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B13
|SPI_SCLK
|2
|GPIO
| -
|SPI_SCLK
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B14
|SPI_CS
|2
|GPIO
| -
|SPI_CS
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|A10
|NET*
|5
|GPIO
| -
| -
|I2S0_RX*
|
|PWM
|EINT
|I,PU
|4mA
|-
|A15
|NRI*
|0
|GPIO
| -
| -
|I2S0_WS*
|I2C_SCL
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|A8
|DCD*
|0
|GPIO
| -
| -
|I2S0_TX*
|I2C_SDA
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B11
|CTS_AUX*
|3
|GPIO
| -
| -
|UART1_RTS
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B9
|RTS_AUX*
|3
|GPIO
| -
| -
|UART1_CTS
|
|PWM
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B8
|RXD_AUX
|3
|GPIO
| -
| -
|UART1_RXD
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B7
|TXD_AUX
|3
|GPIO
| -
| -
|UART1_TXD
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B1
|GPIO1
|0
|GPIO
|I2S0_MCLK*
| -
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B3
|GPIO2
|0
|GPIO
|I2S0_CK*
|UART2_CTS
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B4
|GPIO3
|0
|GPIO
|I2S0_WS*
|UART2_RTS
| -
|
|PWM
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B5
|GPIO4
|0
|GPIO
|I2S0_RX*
| -
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B6
|GPIO5
|0
|GPIO
|I2S0_TX*
| -
| -
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B10
|RXD_DBG
|3
|GPIO
| -
| -
|UART2_RXD
|
|
|EINT
|I,PD
|4mA
|-
|B11
|TXD_DBG
|5
|GPIO
| -
| -
| -
|
|UART2_TXD
|EINT
|I,PD
|4mA
|}

=== 工作模式 ===
模块工作模式如下图所示:
{| class="wikitable"
!模式
!功能状态
!描述
|-
| rowspan="3" |正常工作模式
|Active
|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
|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
|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。
|}

=== 供电电源 ===
NB260有两种方式供电:一种是稳定的5V电压供电,另外一种是电池直接供电。

当使用VIN供电时,VCC引脚为3.3V输出,不能再接到电池两端。

1、稳定的5V电源供电要求如下表格:
{| class="wikitable"
!引脚名
!引脚号
!描述
!最小值
!典型值
!最大值
!单位
|-
|VIN
|A3
|稳定的5V电源输入,至少能提供500mA续流能力
|3.6
|5V
|6V
|V
|-
|GND
|A1,A16
| colspan="5" |电源地
|}
2、电池直接供电的要求如下表格:
{| class="wikitable"
!引脚名
!引脚号
!描述
!最小值
!典型值
!最大值
!单位
|-
|VCC
|A14
|输出电压在2.0v~3.6v的电池,或其他电源,至少能提供500mA续流能力
|2.1
|3.3
|3.63
|V
|-
|GND
|A1,A16
| colspan="5" |电源地
|}
推荐电池型号:ER34615,CR17450。注意不能使用普通3.7V锂电池,因为其满电电压为4.1V,会烧坏模块。

=== 模块开机 ===
NB260上电后处于关机状态,需要拉高PEN引脚至少500ms使其开机。
{| class="wikitable"
!引脚名
!引脚号
!描述
!PEN拉高时间
|-
|PEN
|A9
|拉高PEN使模块开机
|≥500ms,但正常工作状态下不能持续接高电平,因为会导致模块无法进入PSM模式。
|}
PEN开机逻辑,以及PEN与BC26模块的PWRKEY的关系如下图所示(下图是NB260的内部原理图):

[[文件:开机电路.png|无框|750x750像素]]

=== 指示灯 ===
NB260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。

=== 串口 ===
NB260的主串口可用于AT命令传送,数据传输和软件升级。

模块开机后默认处于自适应波特率模式(支持 115200bps 以下波特率的自适应同步);MCU 需要连续发送 AT 命令和模块进行波特率同步,返回 OK 后代表同步成功;休眠唤醒后模块会直接使用开机后同步成功的波特率,无需重新同步。

用于本地软件升级时,默认支持 921600bps 波特率。

NB260的调试串口可配合调试工具来查看底层日志信息,进行软件调试,其默认波特率为115200bps
{| class="wikitable"
!接口
!引脚名
!引脚号
!描述
!备注
|-
| rowspan="2" |主串口
|TXD
|A5
|主串口发送引脚
| rowspan="2" |3.3V电压域
|-
|RXD
|A7
|主串口接收引脚
|-
| rowspan="2" |调试串口
|TXD_DBG
|B12
|调试串口发送引脚
| rowspan="2" |1.8V电压域
|-
|RXD_DBG
|B10
|调试串口接收引脚
|-
|振铃信号
|NRI
|A15
|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,NB260会拉低NRI信号120ms。
|1.8V电压域
|}[[文件:串口连接示意图.png|无框|750x750像素]]
{{Note|text=注意,模块休眠后,所有串口不可用,需要拉高PEN唤醒模块后,串口方可使用。|type=warning}}

=== GPIO口 ===
除主串口外的所有其他引脚均可以作为GPIO口,详细的功能映射,请参考:引脚复用一节。

只有将模块当做OpenCPU二次开发时才会用到这些GPIO。

===SIM卡槽===
NB260采用自弹式MicroSIM卡槽,'''注意SIM卡插入方向为:卡缺口朝外。'''如下图所示:

===天线接口===
NB260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。

== 省电模式(PSM) ==
模块一段时间不操作后会自动进入PSM模式,PSM模式的主要目的是降低模块功耗,延长电池的供电时间,此时模块处于最低功耗状态,无法接收串口指令。

当模块处于PSM模式时,将关闭网络活动,包括搜寻小区消息,小区重选等,但是T3412定时器(与周期性TAU更新相关)让然继续工作。

如下任意一种方式可使模块从PSM模式退出:
* T3412定时器超时后,模块将自动退出PSM。
* 拉高PEN引脚,或拉低EINT引脚。
[[文件:PSM唤醒时序.png|无框|750x750像素]]

== CAD尺寸 ==
NB260的CAD详细尺寸如下图所示。下图为顶视图角度,P1和P2位置上下左右四个方向均对称。

[[文件:CAD-NB260.png|无框|750x750像素]]

==总结==
NB260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BC26的5uA增加到40uA。

如果需要低功耗,需要将NB260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NB260预留了网络指示灯功能(早期版本的BC26模块网络指示灯功能并未实现),可直接观察网络状态。

==本文参考==
<references group="手册" />
[[分类:NB-IOT]]
[[分类:NB260]]
[[分类:硬件手册]]
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