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Quectel_MC20_硬件设计手册_V2.2.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.22M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    文档历史
    目录
    表格索引
    图片索引
    1 引言
    1.1. 安全须知
    2 产品概念
    2.1. 综述
    2.2. 主要性能
    2.3. 功能框图
    2.4. 评估板
    3 应用接口
    3.1. 概述
    3.2. 引脚分配
    3.3. 引脚描述
    3.4. 应用模式
    3.5. 电源供电
    3.5.1. 电源特性
    3.5.2. 减少电压跌落
    3.5.2.1. 减少VBAT电压跌落
    3.5.2.2. 减少GNSS_VCC电压跌落
    3.5.3. 供电参考电路
    3.5.3.1. GSM部分供电参考电路
    3.5.3.2. GNSS部分供电参考电路
    3.5.4. 电源电压检测
    3.5.5. GNSS Backup Domain
    3.6. 工作模式
    3.6.1. GSM部分工作模式
    3.6.1.1. 最少功能模式
    3.6.1.2. 睡眠模式（慢时钟模式）
    3.6.1.3. 睡眠唤醒
    3.6.2. GNSS部分工作模式
    3.6.2.1. Full on模式
    3.6.2.2. Standby模式
    3.6.2.3. Backup模式
    3.6.2.4. Periodic模式
    3.6.2.5. AlwaysLocateTM 模式
    3.6.2.6. GLP模式
    3.6.3. All-in-one方案中GSM和GNSS部分工作模式组合
    3.6.4. Stand-alone方案中GSM和GNSS部分工作模式组合
    3.6.5. 蓝牙功能
    3.7. 开机/关机
    3.7.1. 开机
    3.7.2. 关机
    3.7.2.1. PWRKEY引脚关机
    3.7.2.2. AT命令关机
    3.7.2.3. AT命令关闭GNSS部分
    3.7.2.4. 低压自动关机
    3.8. 串口
    3.8.1. 主串口
    3.8.1.1. 主串口特点
    3.8.1.2. 主串口参考设计
    3.8.1.3. 软件升级
    3.8.2. 调试串口
    3.8.3. 辅助串口和GNSS串口
    3.8.3.1. 在All-in-one方案中的连接
    3.8.3.2. 在Stand-alone方案中的连接
    3.8.4. 串口应用
    3.9. 音频接口
    3.9.1. 降低TDD噪声及其它噪声
    3.9.2. 麦克风接口电路
    3.9.3. 听筒接口电路
    3.9.4. 耳机接口电路
    3.9.5. 扬声器接口设计
    3.9.6. 音频电气特性
    3.10. PCM接口
    3.10.1. 参数配置
    3.10.2. 时序
    3.10.3. 应用设计
    3.10.4. AT命令
    3.11. (U)SIM接口
    3.12. SD卡接口
    3.13. ADC接口
    3.14. RI信号接口
    3.15. 网络状态指示
    3.16. EASYTM Autonomous AGPS技术
    3.17. EPOTM Offline AGPS技术
    3.18. 秒定
    3.19. Multi-tone AIC
    3.20. LOCUS技术
    3.21. PPS VS. NMEA（1PPS功能）
    4 天线接口
    4.1. GSM天线接口
    4.1.1. 参考设计
    4.1.2. RF输出功率
    4.1.3. RF接收灵敏度
    4.1.4. 工作频率
    4.1.5. 推荐RF焊接方式
    4.2. GNSS天线接口
    4.2.1. 天线规格
    4.2.2. 有源天线
    4.2.3. 无源天线
    4.3. 蓝牙天线接口
    5 电气性能和可靠性
    5.1. 绝对最大值
    5.2. 工作和存储温度
    5.3. 电源额定值
    5.4. 耗流
    5.5. 静电防护
    6 机械尺寸
    6.1. 模块机械尺寸
    6.2. 推荐封装
    6.3. 模块俯视图和底视图
    7 存储、生产和包装
    7.1. 存储
    7.2. 生产焊接
    7.3. 包装
    8 附录A 参考文档及术语缩写
    9 附录B GPRS编码方案
    10 附录C GPRS多时隙
    MC20 硬件设计手册 GSM/GPRS/GNSS 系列 版本：MC20_硬件设计手册_V2.2 日期：2019-03-22 状态：受控文件 www.quectel.com
    MC20 硬件设计手册 上海移远通信技术股份有限公司始终以为客户提供最及时、最全面的服务为宗旨。如需任何帮助，请随时 联系我司上海总部，联系方式如下： 上海移远通信技术股份有限公司 上海市徐汇区虹梅路 1801 号宏业大厦 7 楼 邮编：200233 电话：+86 21 51086236 邮箱：info@quectel.com 或联系我司当地办事处，详情请登录： http://www.quectel.com/cn/support/sales.htm 如需技术支持或反馈我司技术文档中的问题，可随时登陆如下网址： http://www.quectel.com/cn/support/technical.htm 或发送邮件至：support@quectel.com 前言 上海移远通信技术股份有限公司提供该文档内容用以支持其客户的产品设计。客户须按照文档中提供的规 范、参数来设计其产品。由于客户操作不当而造成的人身伤害或财产损失，本公司不承担任何责任。在未 声明前，上海移远通信技术股份有限公司有权对该文档进行更新。 版权申明 本文档版权属于上海移远通信技术股份有限公司，任何人未经我司允许而复制转载该文档将承担法律责任。 版权所有 ©上海移远通信技术股份有限公司 2019，保留一切权利。 Copyright © Quectel Wireless Solutions Co., Ltd. 2019. 上海移远通信技术股份有限公司 1 / 105
    MC20 硬件设计手册 文档历史 修订记录 版本 日期 作者 变更表述 1.0 1.1 2016-08-02 程明虎 初始版本 2016-08-17 程明虎 优化表 38 中 ESD 性能参数 1.2 2016-09-19 程明虎 1. 增加 Periodic 模式的描述（3.4.2.4 章节） 2. 增加 AlwaysLocateTM 模式的描述（3.4.2.5 章节） 3. 增加 GLP 功能的描述（3.4.2.6 章节） 4. 增加 PCM 接口的描述（3.8 章节） 5. 增加 LOCUS 功能的描述（3.17 章节） 6. 增加 BT 功能的耗流数据（表 44） 1. 增加 SD 卡接口功能的描述（3.12 章节） 2. 修改 GNSS 部分工作模式中的 Standby 模式的描述 2.0 2017-05-15 程明虎 （3.6.2.2 章节） 2.1 2018-10-19 赵清晶/ 李议论 2.2 2019-03-22 程明虎 3. 更新 All-in-one 方案中 GNSS 部分工作模式（表 13） 4. 增加 MC20E 模块的 BLE 功能描述（3.6.5 章节） 1. 增加 MC20CD 模块（OC：MC20CD-04-SNT）及 相关内容 2. 更新 GNSS 天线规格要求（表 38） 增加 MC20CE 模块（OC：MC20CE-04-SNN）及相关 内容 上海移远通信技术股份有限公司 2 / 105
    MC20 硬件设计手册 目录 文档历史 ........................................................................................................................................................ 2 目录 ............................................................................................................................................................... 3 表格索引 ........................................................................................................................................................ 6 图片索引 ........................................................................................................................................................ 8 1 引言 ...................................................................................................................................................... 10 安全须知 ................................................................................................................................ 11 1.1. 2.1. 2 产品概念 ............................................................................................................................................... 12 综述 ........................................................................................................................................ 12 主要性能 ................................................................................................................................ 13 功能框图 ................................................................................................................................ 16 评估板 .................................................................................................................................... 18 2.2. 2.3. 2.4. 3.3. 3.4. 3.5. 3.1. 3.2. 3.5.3.2. 3.5.3.1. 3 应用接口 ............................................................................................................................................... 19 概述 ........................................................................................................................................ 19 引脚分配 ................................................................................................................................ 20 引脚描述 ................................................................................................................................ 21 应用模式 ................................................................................................................................ 26 电源供电 ................................................................................................................................ 28 3.5.1. 电源特性 ......................................................................................................................... 28 3.5.2. 减少电压跌落 .................................................................................................................. 28 3.5.2.1. 减少 VBAT 电压跌落 .......................................................................................... 28 3.5.2.2. 减少 GNSS_VCC 电压跌落 ............................................................................... 29 3.5.3. 供电参考电路 .................................................................................................................. 30 GSM 部分供电参考电路 ..................................................................................... 30 GNSS 部分供电参考电路................................................................................... 30 3.5.4. 电源电压检测 .................................................................................................................. 31 3.5.5. GNSS Backup Domain................................................................................................... 31 工作模式 ................................................................................................................................ 32 3.6.1. GSM 部分工作模式......................................................................................................... 32 3.6.1.1. 最少功能模式 ..................................................................................................... 32 3.6.1.2. 睡眠模式（慢时钟模式） ................................................................................... 33 3.6.1.3. 睡眠唤醒 ............................................................................................................ 33 3.6.2. GNSS 部分工作模式 ...................................................................................................... 34 Full on 模式 ........................................................................................................ 34 Standby 模式 ...................................................................................................... 35 Backup 模式 ....................................................................................................... 35 Periodic 模式 ...................................................................................................... 36 AlwaysLocateTM 模式 ........................................................................................ 38 GLP 模式 ........................................................................................................... 39 3.6.3. All-in-one 方案中 GSM 和 GNSS 部分工作模式组合 ..................................................... 40 3.6.4. Stand-alone 方案中 GSM 和 GNSS 部分工作模式组合 ................................................. 40 3.6.2.1. 3.6.2.2. 3.6.2.3. 3.6.2.4. 3.6. 3.6.2.5. 3.6.2.6. 上海移远通信技术股份有限公司 3 / 105
    MC20 硬件设计手册 3.7. 3.8. 3.9. 3.7.2.2. 3.7.2.1. 3.6.5. 蓝牙功能 ......................................................................................................................... 41 开机/关机 ............................................................................................................................... 41 3.7.1. 开机 ................................................................................................................................ 41 3.7.2. 关机 ................................................................................................................................ 43 PWRKEY 引脚关机 ............................................................................................ 44 AT 命令关机 ....................................................................................................... 45 AT 命令关闭 GNSS 部分 .................................................................................... 45 3.7.2.3. 3.7.2.4. 低压自动关机 ..................................................................................................... 46 串口 ........................................................................................................................................ 46 3.8.1. 主串口 ............................................................................................................................. 48 3.8.1.1. 主串口特点 ......................................................................................................... 48 3.8.1.2. 主串口参考设计 ................................................................................................. 49 3.8.1.3. 软件升级 ............................................................................................................ 51 3.8.2. 调试串口 ......................................................................................................................... 51 3.8.3. 辅助串口和 GNSS 串口 .................................................................................................. 52 3.8.3.1. 在 All-in-one 方案中的连接 ................................................................................ 52 3.8.3.2. 在 Stand-alone 方案中的连接 ............................................................................ 53 3.8.4. 串口应用 ......................................................................................................................... 53 音频接口 ................................................................................................................................ 55 3.9.1. 降低 TDD 噪声及其它噪声 ............................................................................................. 56 3.9.2. 麦克风接口电路 .............................................................................................................. 56 3.9.3. 听筒接口电路 .................................................................................................................. 57 3.9.4. 耳机接口电路 .................................................................................................................. 58 3.9.5. 扬声器接口设计 .............................................................................................................. 59 3.9.6. 音频电气特性 .................................................................................................................. 59 PCM 接口 ............................................................................................................................... 60 参数配置 .................................................................................................................. 60 时序 ......................................................................................................................... 61 应用设计 .................................................................................................................. 62 AT 命令 .................................................................................................................... 62 (U)SIM 接口 ........................................................................................................................... 63 SD 卡接口 .............................................................................................................................. 66 ADC 接口 ............................................................................................................................... 68 RI 信号接口 ............................................................................................................................ 68 3.14. 3.15. 网络状态指示 ......................................................................................................................... 70 EASYTM Autonomous AGPS 技术 ......................................................................................... 70 EPOTM Offline AGPS 技术 ..................................................................................................... 71 3.17. 3.18. 秒定 ........................................................................................................................................ 71 3.19. Multi-tone AIC ........................................................................................................................ 72 LOCUS 技术 .......................................................................................................................... 72 PPS VS. NMEA（1PPS 功能） ............................................................................................ 73 3.20. 3.21. 3.10.1. 3.11. 3.12. 3.13. 3.10. 3.10.2. 3.10.3. 3.10.4. 3.16. 4 天线接口 ............................................................................................................................................... 74 GSM 天线接口 ....................................................................................................................... 74 4.1.1. 参考设计 ......................................................................................................................... 74 4.1. 上海移远通信技术股份有限公司 4 / 105
    MC20 硬件设计手册 4.1.2. RF 输出功率 ................................................................................................................... 76 4.1.3. RF 接收灵敏度 ................................................................................................................ 76 4.1.4. 工作频率 ......................................................................................................................... 76 4.1.5. 推荐 RF 焊接方式 ........................................................................................................... 77 GNSS 天线接口 ..................................................................................................................... 77 4.2.1. 天线规格 ......................................................................................................................... 77 4.2.2. 有源天线 ......................................................................................................................... 78 4.2.3. 无源天线 ......................................................................................................................... 79 蓝牙天线接口 ......................................................................................................................... 79 4.2. 4.3. 5.1. 5 电气性能和可靠性 ................................................................................................................................ 81 绝对最大值 ............................................................................................................................. 81 工作和存储温度 ..................................................................................................................... 81 电源额定值 ............................................................................................................................. 82 耗流 ........................................................................................................................................ 83 静电防护 ................................................................................................................................ 87 5.4. 5.2. 5.3. 5.5. 6.1. 6 机械尺寸 ............................................................................................................................................... 88 模块机械尺寸 ......................................................................................................................... 88 推荐封装 ................................................................................................................................ 90 模块俯视图和底视图 .............................................................................................................. 91 6.2. 6.3. 7.1. 7 存储、生产和包装 ................................................................................................................................ 92 存储 ........................................................................................................................................ 92 生产焊接 ................................................................................................................................ 93 包装 ........................................................................................................................................ 94 7.2. 7.3. 8 附录 A 参考文档及术语缩写 ................................................................................................................ 96 9 附录 B GPRS 编码方案 ...................................................................................................................... 103 10 附录 C GPRS 多时隙 ......................................................................................................................... 105 上海移远通信技术股份有限公司 5 / 105
    MC20 硬件设计手册 表格索引 表 1：GSM/GPRS 部分主要特性 ....................................................................................................................... 13 表 2：编码格式和最大空中数据速度率 .............................................................................................................. 15 表 3：GNSS 部分主要特性 ................................................................................................................................ 15 表 4：模块支持的协议 ....................................................................................................................................... 16 表 5：I/O 参数定义 ............................................................................................................................................. 21 表 6：引脚描述 .................................................................................................................................................. 21 表 7：多路复用功能 ........................................................................................................................................... 26 表 8：ALL-IN-ONE 和 STAND-ALONE 方案的比较........................................................................................... 27 表 9：GSM 部分工作模式一览表 ....................................................................................................................... 32 表 10：GNSS 部分 FULL ON 模式默认设置 ...................................................................................................... 34 表 11：PMTK 命令格式 ...................................................................................................................................... 36 表 12：GLP 模式和正常模式下的平均耗流对比 ................................................................................................ 39 表 13：ALL-IN-ONE 方案中 GSM 和 GNSS 部分工作模式一览表 .................................................................... 40 表 14：STAND-ALONE 方案中 GSM 和 GNSS 部分工作模式一览表 ............................................................... 40 表 15：串口逻辑电平 ......................................................................................................................................... 47 表 16：串口引脚定义 ......................................................................................................................................... 47 表 17：音频接口引脚定义 .................................................................................................................................. 55 表 18：AOUT2 输出特性 ................................................................................................................................... 56 表 19：驻极体麦克风特性参数........................................................................................................................... 59 表 20：音频接口典型特性参数........................................................................................................................... 59 表 21：PCM 接口引脚描述 ................................................................................................................................ 60 表 22：PCM 参数配置 ....................................................................................................................................... 61 表 23：AT+QPCMON 命令参数解释 ................................................................................................................. 62 表 24：AT+QPCMVOL 命令参数解释................................................................................................................ 63 表 25：(U)SIM 接口引脚定义 ............................................................................................................................. 63 表 26：SD 卡接口引脚定义 ............................................................................................................................... 66 表 27：SD 卡和 T-FLASH（MICRO SD）卡引脚定义 ...................................................................................... 67 表 28：ADC 引脚定义 ........................................................................................................................................ 68 表 29：ADC 特性 ............................................................................................................................................... 68 表 30：RI 信号状态 ............................................................................................................................................ 68 表 31：NETLIGHT 工作状态 ............................................................................................................................. 70 表 32：GSM 天线引脚定义 ................................................................................................................................ 74 表 33：线损要求 ................................................................................................................................................ 75 表 34：天线要求 ................................................................................................................................................ 75 表 35：RF 传导功率........................................................................................................................................... 76 表 36：RF 传导灵敏度 ....................................................................................................................................... 76 表 37：模块工作频率 ......................................................................................................................................... 76 表 38：推荐的天线规格 ..................................................................................................................................... 78 表 39：蓝牙天线接口引脚定义........................................................................................................................... 79 表 40：绝对最大值 ............................................................................................................................................. 81 表 41：模块工作和存储温度范围 ....................................................................................................................... 81 上海移远通信技术股份有限公司 6 / 105
    MC20 硬件设计手册 表 42：GSM 部分电源额定值（GNSS 部分关闭） ........................................................................................... 82 表 43：GNSS 部分电源额定值 .......................................................................................................................... 83 表 44：GSM 部分耗流（GNSS 部分关闭） ...................................................................................................... 83 表 45：GNSS 部分耗流 ..................................................................................................................................... 85 表 46：MC20 模块蓝牙耗流 .............................................................................................................................. 86 表 47：MC20E 模块蓝牙耗流 ............................................................................................................................ 86 表 48：ESD 性能参数（温度：25ºC，湿度：45%） ........................................................................................ 87 表 49：推荐的炉温测试控制要求 ....................................................................................................................... 93 表 50：卷盘包装 ................................................................................................................................................ 95 表 51：参考文档 ................................................................................................................................................ 96 表 52：术语缩写 ................................................................................................................................................ 97 表 53：不同编码方案描述 ................................................................................................................................ 103 表 54：不同等级的多时隙分配表 ..................................................................................................................... 105 上海移远通信技术股份有限公司 7 / 105
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