產(chǎn)品簡介
本章介紹UM982模塊的基本信息，包括以下??：
產(chǎn)品概況
主要特點
技術(shù)指標
模塊概覽
產(chǎn)品概況
UM982是和芯星通自主研發(fā)的新一代全系統(tǒng)、全頻點、高精度定位定向模塊，該產(chǎn)品的設(shè)計基于NebulasⅣTM ——和芯星通自主研發(fā)的新一代全系統(tǒng)、全頻點、射頻基帶及高精度算法一體化GNSS SoC芯片。了解更多關(guān)于NebulasⅣTM芯片的信息，見1.4 模塊概覽。
UM982主要面向無人機、割草機、精準農(nóng)業(yè)及智能駕考等領(lǐng)域，支持全系統(tǒng)、全頻點片上 RTK 定位及雙天線定向解算，可作為移動站或基站使用。
UM982支持配置多系統(tǒng)聯(lián)合定位或單系統(tǒng)獨立定位模式，可同時跟蹤多頻點信號。UM982內(nèi)置抗干擾單元，在復雜電磁環(huán)境下仍可確保準確的定位精度。
UM982支持多種通信接口，包括UART、I2C*和SPI*。此外，還支持1PPS、EVENT、CAN*等接口，可滿足不同應用場景的需求。了解更多關(guān)于UM982接口的信息，見1.3 技術(shù)指標。
*I2C、SPI、CAN為預留接口，暫不支持。
主要特點
UM982 全系統(tǒng)、全頻點、高精度定位定向模塊具有以下特點：
支持雙天線輸入，
支持全系統(tǒng)、全頻點、片上RTK定位及雙天線定向解算，
支持BDS B1I/B2I/B3I + GPS L1/L2/L5 + GLONASS G1/G2 + Galileo E1/E5a/E5b + QZSS L1/L2/L5 + SBAS，
應用Dual-RTK 雙RTK引擎技術(shù)，
支持自適應識別差分輸入RTCM格式，
16 mm x 21 mm x 2.6 mm表面貼裝，
了解更多關(guān)于UM982的系統(tǒng)及頻點信息，見 1.3 技術(shù)指標。
技術(shù)指標
本小節(jié)介紹UM982的技術(shù)指標數(shù)據(jù)，包括星座、頻點、定位定向精度等，詳細信息見表1-1。
| 基本信息 | |||||
| 通道 | 1408個通道，基于NebulasⅣTM | ||||
| 星座 | BDS、GPS、GLONASS、Galileo、QZSS | ||||
| 主天線頻點 | BDS: B1I、B2I、B3I GPS: L1C/A、L2P (Y)/L2C、L5 GLONASS: G1、G2 Galileo: E1、E5a、E5b QZSS: L1、L2、L5 |
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| 從天線頻點 | BDS: B1I、B2I、B3I GPS: L1C/A、L2C GLONASS: G1、G2 Galileo: E1、E5b QZSS: L1、L2 |
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| 電源 | |||||
| 電壓 | +3.0 V~3.6 V DC | ||||
| 功耗 | 600 mW1 | ||||
| 性能指標2 | |||||
| 單點定位 (RMS)3 | 平面：1.5 m 高程：2.5 m |
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| DGPS (RMS)3,4 | 平面：0.4 m+1 ppm 高程：0.8 m+1 ppm |
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| RTK (RMS)3,4 | 平面：0.8 cm+1 ppm 高程：1.5 cm+1 ppm |
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| PPP (RMS)5 | 平面：5 cm 高程：10 cm |
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| 定向精度(RMS) | 0.1度/1 m 基線 | ||||
| PPS精度(RMS) | 20 ns | ||||
| 速度精度(RMS)6 | 0.03 m/s | ||||
| 首次定位時間7 | 冷啟動＜30 s 熱啟動＜4 s |
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| 初始化時間3 | ＜5 s (典型值) | ||||
| 初始化可靠性3 | ＞99.9% | ||||
| 數(shù)據(jù)更新率 | 定位測向20 Hz 20 Hz原始觀測量 |
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| 差分數(shù)據(jù) | RTCM 3.X | ||||
| 數(shù)據(jù)格式 | NMEA - 0183 Unicore |
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| 觀測值精度（RMS）2 | |||||
| BDS | GPS | GLONASS | Galileo | ||
|---|---|---|---|---|---|
| B1I、L1C/A、G1、E1偽距 | 10 cm | 10 cm | 10 cm | 10 cm | |
| B1I、L1C/A、G1、E1載波相位 | 1 mm | 1 mm | 1 mm | 1 mm | |
| B3I、L2P(Y)、L2C、G2偽距 | 10 cm | 10 cm | 10 cm | 10 cm | |
| B3I、L2P(Y)、L2C、G2載波相位 | 1 mm | 1 mm | 1 mm | 1 mm | |
| B2I、L5、E5a、E5b偽距 | 10 cm | 10 cm | 10 cm | 10 cm | |
| B2I、L5、E5a、E5b載波相位 | 1 mm | 1 mm | 1 mm | 1 mm | |
| 物理特性 | |||||
| 封裝 | 48 pin LGA | ||||
| 尺寸 | 21 mm × 16 mm × 2.6 mm | ||||
| 重量 | 1.82 g ± 0.03 g | ||||
| 環(huán)境指標 | |||||
| 工作溫度 | -40 °C ~ +85 °C | ||||
| 存儲溫度 | -55 °C ~ +95 °C | ||||
| 濕度 | 95% 非凝露 | ||||
| 振動 | GJB150.16A-2009 MIL-STD-810F |
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| 沖擊 | GJB150.18A-2009 MIL-STD-810F |
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*.I2C、 SPI、 CAN為預留接?，暫不?持。 1.雙天線 10Hz PVT + 10Hz RTK + 10Hz Heading。 2.該部分內(nèi)容為針對UM982的主天線性能。 3.測試結(jié)果受大氣條件、基線長度、GNSS天線類型、多路徑、可見衛(wèi)星數(shù)以及衛(wèi)星幾何構(gòu)型等影響，可能會有偏差。 4.測量使用1公里基線和天線性能良好的接收機，不考慮可能的天線相位中心偏移誤差。 5.開闊天空且無干擾環(huán)境下收斂20分鐘。 6.開闊天空，無遮擋場景，99% @靜態(tài)。 7.-130dBm @可用星超過12顆。
模塊概覽
本小節(jié)介紹UM982的整體結(jié)構(gòu)，主要介紹射頻部分、GNSS芯片和外部接口。
（1）射頻部分
接收機通過同軸電纜從天線獲取過濾和增強的GNSS信號。射頻部分將射頻輸入信號轉(zhuǎn)換成中頻模擬信號，并將中頻模擬信號轉(zhuǎn)換為NebulasIVTM 芯片所需的數(shù)字信號。
（2）NebulasIVTM 芯片
NebulasIVTM 芯片是和芯星通自主研發(fā)的新一代全系統(tǒng)、全頻點、射頻基帶及高精度算法一體化GNSS SoC芯片。該芯片具有以下特點：
采用22nm 低功耗工藝，
支持1408個超級通道，
內(nèi)置雙核CPU，并集成高速浮點處理器及RTK專用協(xié)處理器，
支持單芯片完成高精度基帶處理和RTK定位定向解算。
（3） 外部接口
UM982具有以下外部接口：
*I2C、SPI、CAN為預留接口，暫不支持。
硬件介紹
本章介紹UM982的硬件基礎(chǔ)信息，包括以下??：
引腳功能
電?特性
機械尺?
引腳功能
UM982模塊有48個引腳。圖2-1 是UM982的引腳分布情況，表2-1 是UM982的引腳功能描述。
表2-1 UM982 引腳功能描述
| 序號 | 引腳名稱 | I/O | 描述 |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | / | 地 |
| 2 | ANT1_IN | I | GNSS天線信號輸入（主天線） |
| 3 | GND | / | 地 |
| 4 | GND | / | 地 |
| 5 | V_BCKP | I | 當模塊主電斷電時，V_BCKP給和RTC及相關(guān)寄存器供電。 電平要求2.0V~3.6V。 常溫@25°C，模塊主電斷電時，V_BCKP的工作電流小于60uA。 不使用熱啟動功能時，V_BCKP需接VCC，不能接地或者懸空。 |
| 6 | SPIS_CSN | I | 從SPI片選輸入 |
| 7 | SPIS_MOSI | I | 從SPI數(shù)據(jù)輸入 |
| 8 | SPIS_CLK | I | 從SPI時鐘輸入 |
| 9 | SPIS_MISO | O | 從SPI數(shù)據(jù)輸出 |
| 10 | SPIS_SDRY | O | 從SPI中斷輸出 |
| 11 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 12 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 13 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 14 | ERR_STAT | O | 異常指示，高電平有效。 模塊系統(tǒng)自檢不通過時，輸出高電平； 模塊自檢通過輸出低電平。 |
| 15 | PVT_STAT | O | PVT定位指示，高電平有效。 模塊能進行定位時輸出高電平； 不定位輸出低電平。 |
| 16 | RTK_STAT | O | RTK定位指示，高電平有效。 RTK固定解時輸出高電平； 其他定位狀態(tài)或者不定位輸出低電平。 |
| 17 | RXD1 | I | 串口1接收，LVTTL電平 |
| 18 | TXD1 | O | 串口1發(fā)送，LVTTL電平 |
| 19 | RXD2 | I | 串口2接收，LVTTL電平 |
| 20 | TXD2 | O | 串口2發(fā)送，LVTTL電平 |
| 21 | SCL | I/O | I2C時鐘 |
| 22 | SDA | I/O | I2C數(shù)據(jù) |
| 23 | VCC | POWER | 供電電源（+3.3 V） |
| 24 | VCC | POWER | 供電電源（+3.3 V） |
| 25 | BIF | / | BIF：Built-in Function（內(nèi)部功能）， 建議加通孔測試點與10K上拉電阻， 不能懸空/接地/接電源/外設(shè)IO。 |
| 26 | BIF | / | BIF：Built-in Function（內(nèi)部功能）， 建議加通孔測試點與10K上拉電阻， 不能懸空/接地/接電源/外設(shè)IO。 |
| 27 | TXD3 | O | 串口3發(fā)送，可復用為CAN TXD，LVTTL電平 |
| 28 | RXD3 | I | 串口3接收，可復用為CAN RXD，LVTTL電平 |
| 29 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 30 | PPS | O | 秒脈沖，輸出脈寬和極性可調(diào) |
| 31 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 32 | EVENT | I | 事件輸入信號，頻度和極性可調(diào) |
| 33 | RESET_N | I | 系統(tǒng)復位，低電平有效，電平有效時間不少于5 ms |
| 34 | GND | / | 地 |
| 35 | GND | / | 地 |
| 36 | ANT2_IN | I | GNSS天線信號輸入（從天線） |
| 37 | GND | / | 地 |
| 38 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 39 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 40 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 41 | GND | / | 地 |
| 42 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 43 | GND | / | 地 |
| 44 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 45 | GND | / | 地 |
| 46 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 47 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
| 48 | RSV | / | 保留管腳，必須懸空 |
電氣特性
本小節(jié)介紹UM982電氣特性，包括以下方面：
最大耐受值
工作條件
IO閾值特性
天線特性
最大耐受值
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 供電電壓 (VCC) | VCC | -0.3 | 3.6 | V |
| 輸入管腳電壓 | Vin | -0.3 | 3.6 | V |
| GNSS主/從天線信號輸入 | ANT1_IN/ANT2_IN | -0.3 | 6 | V |
| 主/從天線射頻輸入功率 | ANT1_IN/ANT2_IN input power | / | +10 | dBm |
| 存儲溫度 | Tstg | -55 | 95 | ℃ |
工作條件
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 供電電壓 (VCC)8 | VCC | 3.0 | 3.3 | 3.6 | V | / |
| VCC最大紋波 | Vrpp | 0 | / | 50 | mV | / |
| 工作電流9 | Iopr | / | 180 | 300 | mA | VCC=3.3 V |
| 工作溫度 | Topr | -40 | / | 85 | ℃ | / |
| 功耗 | P | / | 600 | / | mW | / |
IO閾值特性
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輸入管腳低電平 | Vin_low | 0 | / | 0.6 | V | / |
| 輸入管腳高電平 | Vin_high | VCC×0.7 | / | VCC+0.2 | V | / |
| 輸出管腳低電平 | Vout_low | 0 | / | 0.45 | V | Iout = 2 mA |
| 輸出管腳高電平 | Vout_high | VCC-0.45 | / | VCC | V | Iout = 2 mA |
天線特性
| 參數(shù) | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 最佳輸入增益 | Gant | 18 | 30 | 36 | dB | / |
8此范圍已經(jīng)包含了電源紋波，即在考慮紋波的情況下，VCC供電電壓范圍還必須在3.0V~3.6V之間。 9由于產(chǎn)品內(nèi)部裝有電容，上電時刻會產(chǎn)生沖擊電流。在實際應用場景下，需評估確認沖擊電流導致的電壓跌落對系統(tǒng)的影響。
機械尺寸
本小節(jié)介紹UM982的長、寬、厚等尺寸信息。
| 參數(shù) | 最小值（mm） | 典型值（mm） | 最大值（mm） |
|---|---|---|---|
| A | 20.80 | 21.00 | 21.50 |
| B | 15.80 | 16.00 | 16.50 |
| C | 2.40 | 2.60 | 2.80 |
| D | 2.78 | 2.88 | 2.98 |
| E | 0.95 | 1.05 | 1.15 |
| F | 1.55 | 1.65 | 1.75 |
| G | 1.17 | 1.27 | 1.37 |
| H | 0.70 | 0.80 | 0.90 |
| K | 1.40 | 1.50 | 1.60 |
| M | 4.10 | 4.20 | 4.30 |
| N | 3.70 | 3.80 | 3.90 |
| P | 2.00 | 2.10 | 2.20 |
| R | 0.90 | 1.00 | 1.10 |
| X | 0.72 | 0.82 | 0.92 |
| Y | 1.00 | 1.05 | 1.10 |
| T | 1.03 | 1.08 | 1.13 |
| ? | 0.41 | 0.51 | 0.61 |
硬件設(shè)計
本章介紹UM982的硬件設(shè)計相關(guān)內(nèi)容，包括以下??：
最小系統(tǒng)推薦設(shè)計
外部天線饋電設(shè)計
模塊上電與下電
接地與散熱
PCB封裝推薦設(shè)計
最小系統(tǒng)推薦設(shè)計
本小節(jié)介紹UM982的最小系統(tǒng)設(shè)計方案，包括原理圖及推薦的電感、電容、電阻信息。
| 符號 | 描述 |
|---|---|
| L1 | 推薦使用0603封裝的68 nH射頻電感 |
| C1 | 推薦使用100 nF + 100 pF兩個電容并聯(lián) |
| C2 | 推薦使用100 pF電容 |
| C3 | 推薦使用n*10 μF+1*100 nF電容并聯(lián)，總?cè)葜挡恍∮?0 μF |
| R1 | 推薦使用10 kΩ電阻 |
外部天線饋電設(shè)計
UM982 采取從模塊外部向天線饋電的方式。
為了提高系統(tǒng)對雷擊和浪涌的防護能力，建議采取以下措施：
選擇高耐壓、大功率的饋電芯片。
在饋電電路中增加氣體放電管、壓敏電阻、TVS管等大功率防護器件。
Caution
天線饋電（ANT_BIAS）和模塊主供電（VCC）應采用不同的電源軌，以減小模塊損壞的可能性。如果ANT_BIAS和VCC采用相同的電源軌，則天線端引入的ESD、浪涌、過壓會加到模塊主供電上，可能導致模塊損壞。
| 符號 | 描述 |
|---|---|
| L1、L2 | 饋電電感，推薦0603封裝的68nH射頻電感 |
| C1、C3 | 去耦電容，推薦各由100nF/100pF兩個電容并聯(lián) |
| C2、C4 | 隔直電容，推薦100pF的電容 |
| D1、D4 | ESD二極管，應選用支持高頻信號（2000MHz以上）的ESD防護器件 |
| D2、D3 | TVS二極管，根據(jù)饋電電壓、天線耐壓等指標選擇鉗位特性達標的TVS管 |
模塊上電與下電
模塊上電與下電須滿足以下要求：
（1）VCC
上電起始電平需要低于0.4V。
上電電源坡道必須是單調(diào)的，不能有平緩處。
上電的下沖與振鈴需小于5% VCC。
上電時間間隔需大于500ms。上電時間間隔，即模塊VCC下電低于0.4V后，到下一次開始上電之間的間隔。
Note
PN為2310415000002的模塊，VCC上電波形從10%到90%的上升時間需在100μs ~ 1ms范圍內(nèi)。
（2）V_BCKP
上電起始電平需要低于0.4V。
上電電源坡道必須是單調(diào)的，不能有平緩處。
上電的下沖與振鈴需小于5% V_BCKP。
上電時間間隔需大于500ms。上電時間間隔，即模塊V_BCKP下電低于0.4V后，到下一次開始上電之間的間隔。
接地與散熱
UM982模塊中部有35個焊盤排列成矩陣型，如圖3-3所示，用于接地與散熱。在PCB設(shè)計時須接到大面積地平面上，以加強模塊散熱。
PCB封裝推薦設(shè)計
建議UM982的PCB焊盤尺寸與模塊焊盤相同，如圖3-4 PCB封裝推薦設(shè)計。了解模塊尺寸參數(shù)，見機械尺寸。
Note
為方便后期硬件調(diào)試及測試，可在模塊各功能引腳信號上預留適當測試點。
可根據(jù)客戶生產(chǎn)工藝要求，優(yōu)化 PCB 焊盤尺寸設(shè)計，以確保生產(chǎn)過程中的可制造性和可靠性。
生產(chǎn)要求
本章提供 UM982 焊接溫度及鋼網(wǎng)建議，并說明焊接過程中的注意事項。
回流焊
UM982的焊接方式推薦使用無鉛焊接。焊接溫度曲線見圖4-1，具體描述見表4-1。
表4-1 UM982 焊接溫度區(qū)間描述
| 階段 | 描述 |
|---|---|
| 升溫階段 | 升溫斜率：最大3°C/s 升溫溫度區(qū)間：50°C~150°C |
| 預熱階段 | 預熱階段時間：60s~120s 預熱溫度區(qū)間：150°C~180°C |
| 回流階段 | 超過熔點溫度217°C的時間：40s~60s 焊接峰值溫度：不超過245°C |
| 冷卻階段 | 降溫斜率：最大4°C/s |
Note
為防止模塊焊接中出現(xiàn)脫落，請不要將模塊設(shè)計在板卡背面焊接，且最好不要經(jīng)歷兩次焊接循環(huán)。
焊接溫度的設(shè)置取決于產(chǎn)品工廠的諸多因素，如主板特性、錫膏類型、錫膏厚度等，請同時參考相關(guān)IPC標準以及錫膏的指標。
由于有鉛焊接溫度相對較低，若采取有鉛焊接方式，請優(yōu)先考慮板卡上的其他元器件。
鋼網(wǎng)
鋼網(wǎng)的開孔方式需要滿足客戶產(chǎn)品的設(shè)計要求以及檢驗規(guī)范，鋼網(wǎng)厚度推薦使用0.15mm（建議不低于0.12 mm）。
Note
可根據(jù)客??產(chǎn)?藝要求，優(yōu)化鋼?設(shè)計，以確保?產(chǎn)過程中的可制造性和可靠性。
包裝
本章介紹UM982的產(chǎn)品標簽信息和產(chǎn)品包裝信息。
標簽說明
UM982 模塊的標簽信息見圖5-1。
本手冊適用的UM982模塊應具備以下PN號：
PN：2310415000002，
PN：2310415000012。
包裝說明
（1） 包裝方式
UM982模塊為表面貼裝器件，使用載帶、卷盤方式包裝。模塊包裝在真空密封的鋁箔防靜電袋中，內(nèi)附干燥劑防潮。
UM982模塊在真空密封的鋁箔防靜電袋中的保存期限（shelf life）為1年。
Caution
烘烤作業(yè)時需要將模塊從包裝中取出，因為載帶等包裝材料只能承受55℃的溫度。
表5-1 UM982 包裝信息
| 項目 | 描述 |
|---|---|
| 模塊數(shù)量 | 250片/卷 |
| 卷盤尺寸 | 料盤：13英寸 外徑：330±2 mm 內(nèi)徑：180±2 mm 內(nèi)徑寬：44.5±0.5 mm 壁厚：2.0±0.2 mm |
| 載帶 | 模塊間距（中心距）：24 mm |
圖5-3 是UM982的卷裝示圖，包裝規(guī)格如下：
10個邊孔的累計公差不超過±0.2mm。
載帶材料規(guī)格為PS黑色抗靜電，（表面阻抗105－1011）（表面靜電壓<100V）厚度0.35mm。
13英寸卷輪卷裝長度為6.816米（前段空包長度：0.408米，零件包裝長度：6米，后段空包長度：0.408米）。
13英寸卷輪包裝零件總顆數(shù)：284顆（前段空包顆數(shù)：17顆，實際包裝零件顆數(shù)：250顆，后段空包顆數(shù)：17顆）。
所有尺寸設(shè)計參照EIA－481－C－2003。
載帶在250mm長度以內(nèi)最大彎曲度不超過1mm。
（2）濕度卡
UM982包裝內(nèi)含有濕度卡，卡片上不同百分比的標識圈的顏色反映包裝內(nèi)濕度情況。需重點關(guān)注以下標識圈及顏色：
30%標識圈顯示為藍色，表示濕度情況正常，見圖5-4。
20%標識圈顯示為粉色、30%標識圈顯示為淡紫色，需按要求烘焙產(chǎn)品后再進行貼片，見圖5-5。
UM982模塊的濕度敏感等級為3，與濕敏等級相關(guān)的包裝及操作注意事項參照標準 IPC/JEDEC J-STD-033。了解更多信息，可訪問JEDEC網(wǎng)站。
