Quectel - UC15 - 硬件设计手册 - V1.0

UC15 硬件设计手册

UMTS/HSDPA系列

版本：UC15_硬件设计手册_V1.0 日期：2014-04-21

www.quectel.com

UC15 硬件设计手册

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版本 1.0

letlcaietunQfidenoC日期 作者 李晖

变更表述 初始版本

2014-04-21

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目录

文档历史 ........................................................................................................................................................ 2 目录 ............................................................................................................................................................... 3 表格索引 ........................................................................................................................................................ 5 图片索引 ........................................................................................................................................................ 6 1

引言 ........................................................................................................................................................ 8 1.1. 安全须知 .................................................................................................................................. 8 综述 ........................................................................................................................................................ 9 2.1. 主要性能 .................................................................................................................................. 9 2.2. 功能框图 ................................................................................................................................ 11 2.3. 评估板 .................................................................................................................................... 12 应用接口 ............................................................................................................................................... 13 3.1. 管脚分配 ................................................................................................................................ 14 3.2. 管脚描述 ................................................................................................................................ 15 3.3. 工作模式 ................................................................................................................................ 19 3.4. 节能功能 ................................................................................................................................ 20

3.4.1. 睡眠模式 ......................................................................................................................... 20

3.4.1.1. 串口应用 ................................................................................................................ 21 3.4.1.2. USB应用（支持suspend） .................................................................................. 21 3.4.1.3. USB应用（不支持suspend） .............................................................................. 22 3.4.2. 最少功能模式 .................................................................................................................. 23 3.5. 电源设计 ................................................................................................................................ 23

3.5.1. 管脚介绍 ......................................................................................................................... 23 3.5.2. 减少电压跌落 .................................................................................................................. 24 3.5.3. 供电参考电路 .................................................................................................................. 24 3.5.4. 电源电压检测 .................................................................................................................. 25 3.5.5. 输出电源VDD_EXT ....................................................................................................... 25 3.6. 开关机 .................................................................................................................................... 25

3.6.1. PWRKEY 管脚开机 ....................................................................................................... 25 3.6.2. 关机 ................................................................................................................................ 27

3.6.2.1. PWRKEY 管脚关机 ............................................................................................... 28 3.6.2.2. AT命令关机 ........................................................................................................... 28 3.6.2.3. 低压自动关机和过压自动关机 ................................................................................ 28

3.7. 复位功能 ................................................................................................................................ 29 3.8. 串口 ........................................................................................................................................ 30

3.8.1. 串口连接方式 .................................................................................................................. 31 3.8.2. 串口参考设计 .................................................................................................................. 32 3.9. RI信号 ................................................................................................................................... 34 3.10. 音频接口 ................................................................................................................................ 35

3.10.1. 防止TDD噪声及其它噪声 ............................................................................................. 36 3.10.2. 麦克风接口电路 .............................................................................................................. 37

2

3

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3.10.3. 听筒接口电路.................................................................................................................. 37 3.10.4. 耳机接口电路.................................................................................................................. 39 3.11. PCM和I2C接口 ................................................................................................................... 40 3.12. USIM卡接口 .......................................................................................................................... 43

3.12.1. USIM卡接口应用 ........................................................................................................... 43 3.12.2. USIM卡座参考 ............................................................................................................... 45 3.13. USB接口 ............................................................................................................................... 47 3.14. ADC模数转换 ........................................................................................................................ 48 3.15. 网络状态指示 ......................................................................................................................... 49 3.16. 模块状态指示 ......................................................................................................................... 50 4

天线接口 ............................................................................................................................................... 51 4.1. 工作频段 ................................................................................................................................ 51 4.2. 射频参考电路 ......................................................................................................................... 52 4.3. 天线安装 ................................................................................................................................ 52

4.3.1. 天线要求 ......................................................................................................................... 52 4.3.2. RF连接器 ....................................................................................................................... 53 电气性能和可靠性 ................................................................................................................................ 55 5.1. 绝对最大值 ............................................................................................................................. 55 5.2. 电源额定值 ............................................................................................................................. 55 5.3. 工作温度 ................................................................................................................................ 56 5.4. 耗流 ........................................................................................................................................ 56 5.5. 射频发射功率 ......................................................................................................................... 58 5.6. 射频接收灵敏度 ..................................................................................................................... 59 5.7. 静电防护 ................................................................................................................................ 59 机械尺寸 ............................................................................................................................................... 61 6.1. 模块机械尺寸 ......................................................................................................................... 61 6.2. 推荐封装 ................................................................................................................................ 63 6.3. 模块俯视图 ............................................................................................................................. 64 6.4. 模块底视图 ............................................................................................................................. 64 存储和生产 ........................................................................................................................................... 65 7.1. 存储 ........................................................................................................................................ 65 7.2. 生产焊接 ................................................................................................................................ 65 7.3. 包装 ........................................................................................................................................ 66 附录A参考文档及术语缩写 ................................................................................................................. 68 附录B GPRS编码方案 ........................................................................................................................ 71 附录C GPRS多时隙 ........................................................................................................................... 72 附录D DEGE调制和编码方式 ............................................................................................................. 73

5

6

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表格索引

表1：UC15系列对应的频段 ............................................................................................................................... 9 表2：模块主要性能 ............................................................................................................................................. 9 表3：参数定义 .................................................................................................................................................. 15 表4：管脚描述 .................................................................................................................................................. 15 表5：工作模式 .................................................................................................................................................. 20 表6：VBAT管脚和地管脚 ................................................................................................................................. 23 表7：VDD_EXT DC特性 .................................................................................................................................. 25 表8：PWRKEY 管脚描述 ................................................................................................................................. 26 表9：RESET_N 管脚描述 ................................................................................................................................ 29 表10：UART 管脚描述 ..................................................................................................................................... 30 表11：串口逻辑电平 ......................................................................................................................................... 31 表12：RI指示方式 ............................................................................................................................................ 35 表13：音频管脚描述 ......................................................................................................................................... 35 表14：音频输入特性参数 .................................................................................................................................. 40 表15：音频输出特性参数 .................................................................................................................................. 40 表16：PCM接口管脚描述 ................................................................................................................................ 42 表17：USIM卡接口管脚描述 ........................................................................................................................... 43 表18：MOLEX SIM卡座管脚说明 .................................................................................................................... 45 表19：AMPHENOL SIM卡座管脚说明 ............................................................................................................ 46 表20：USB管脚描述 ........................................................................................................................................ 47 表21：ADC管脚描述 ........................................................................................................................................ 48 表22：ADC特性 ............................................................................................................................................... 49 表23：NETLIGHT管脚描述 ............................................................................................................................. 49 表24：NETLIGHT的工作状态 .......................................................................................................................... 49 表25：STATUS管脚描述 .................................................................................................................................. 50 表26：RF_ANT管脚定 ..................................................................................................................................... 51 表27：模块工作频段 ......................................................................................................................................... 51 表28：线损要求 ................................................................................................................................................ 52 表29：绝对最大值 ............................................................................................................................................. 55 表30：模块电源额定值 ..................................................................................................................................... 55 表31：工作温度 ................................................................................................................................................ 56 表32：模块耗流 ................................................................................................................................................ 56 表33：模块射频发射功率 .................................................................................................................................. 58 表34：模块射频接收灵敏度 .............................................................................................................................. 59 表35：ESD性能参数（温度：25℃，湿度：45 %） ....................................................................................... 60 表36：参考文档 ................................................................................................................................................ 68 表37：术语缩写 ................................................................................................................................................ 68 表38：不同编码方案描述 .................................................................................................................................. 71 表39：不同等级的多时隙分配表 ....................................................................................................................... 72 表40：EDGE调制和解码方式 .......................................................................................................................... 73

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图片索引

图1：功能框图 .................................................................................................................................................. 12 图2：管脚分配图 ............................................................................................................................................... 14 图3：串口应用下连接方式 ................................................................................................................................ 21 图4：USB应用下连接方式（支持SUSPEND） .............................................................................................. 22 图5：USB应用下连接方式（不支持SUSPEND） ........................................................................................... 22 图6：模块供电电路 ........................................................................................................................................... 24 图7：供电输入参考设计 .................................................................................................................................... 25 图8：开集驱动参考开机电路 ............................................................................................................................. 26 图9：按键开机参考电路 .................................................................................................................................... 26 图10：开机时序图 ............................................................................................................................................. 27 图11：关机时序图 ............................................................................................................................................. 28 图12：RESET_N复位参考电路 ....................................................................................................................... 29 图13：RESET_N复位时序图 ........................................................................................................................... 30 图14：全功能串口参考电路 .............................................................................................................................. 31 图15：3线串口参考电路 .................................................................................................................................. 32 图16：支持硬件流控串口参考电路 ................................................................................................................... 32 图17：3.3V电平转换电路 ................................................................................................................................. 33 图18：5V电平转换电路 .................................................................................................................................... 33 图19：RS232电平转换电路 ............................................................................................................................. 34 图20：URC上报时RI时序 .............................................................................................................................. 35 图21：AIN1&AIN2麦克风通道参考电路 ........................................................................................................... 37 图22：AOUT1听筒输出参考电路 ..................................................................................................................... 37 图23：AOUT1带音频功放听筒输出参考电路 ................................................................................................... 38 图24：AOUT2听筒输出参考电路 ..................................................................................................................... 38 图25：AOUT2带音频功放听筒输出参考电路 ................................................................................................... 39 图26：耳机接口参考电路 .................................................................................................................................. 39 图27：短帧模式时序图 ..................................................................................................................................... 41 图28：长帧模式时序图 ..................................................................................................................................... 41 图29：PCM电路参考设计 ................................................................................................................................ 42 图30：8-PIN USIM卡座参考电路图 ................................................................................................................. 43 图31：6-PIN USIM卡座参考电路图 ................................................................................................................. 44 图32：MOLEX 91228 USIM卡座 ..................................................................................................................... 45 图33：AMPHENOL C707 10M006 512 2 USIM卡座....................................................................................... 46 图34：USB接口参考设计 ................................................................................................................................. 47 图35：软件升级测试点 ..................................................................................................................................... 48 图36：NETLIGHT参考电路 ............................................................................................................................. 50 图37：STATUS参考电路 .................................................................................................................................. 50 图38：射频参考电路 ......................................................................................................................................... 52 图39：UF.L-R-SMT连接器尺寸（单位：毫米） .............................................................................................. 53 图40：UF.L-LP连接线系列 ............................................................................................................................... 53 图41：安装尺寸（单位：毫米） ....................................................................................................................... 54

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图42：俯视及侧视尺寸图（单位：毫米） ........................................................................................................ 61 图43：底视尺寸图（单位：毫米） ................................................................................................................... 62 图44：底部焊盘尺寸图（单位：毫米） ............................................................................................................ 62 图45：推荐封装（俯视图） .............................................................................................................................. 63 图46：模块俯视图 ............................................................................................................................................. 64 图47：模块底视图 ............................................................................................................................................. 64 图48：回流焊温度曲线 ..................................................................................................................................... 66 图49：卷盘尺寸（单位：毫米） ....................................................................................................................... 67

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1 引言

本文档定义了UC15模块及其硬件接口规范，电气特性和机械规范，通过此文档的帮助，结合我们的应用手册和用户指导书，客户可以快速应用UC15模块于无线应用。

1.1. 安全须知

通过遵循以下安全原则，可确保个人安全并有助于保护产品和工作环境免遭潜在损坏。

letlcaietunQfidenoC道路行驶安全第一！当你开车时，请勿使用手持移动终端设备，除非其有免提功能。

请停车，再打电话！

登机前请关闭移动终端设备。移动终端的无线功能在飞机上禁止开启用以防止对飞机通讯系统的干扰。忽略该提示项可能会导致飞行安全，甚至触犯法律。

当在医院或健康看护场所，注意是否有移动终端设备使用限制。RF干扰会导致医疗设备运行失常，因此可能需要关闭移动终端设备。

移动终端设备并不保障任何情况下都能进行有效连接，例如在移动终端设备没有话费或SIM无效。当你在紧急情况下遇见以上情况，请记住使用紧急呼叫，同时保证您的设备开机并且处于信号强度足够的区域。

您的移动终端设备在开机时会接收和发射射频信号。当靠近电视，收音机电脑或者其他电子设备时都会产生射频干扰。

请将移动终端设备远离易燃气体。当你靠近加油站，油库，化工厂或爆炸作业场所，请关闭移动终端设备。在任何有潜在爆炸危险场所操作电子设备都有安全隐患。

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2 综述

UC15是一款工业级的UMTS/HSDPA无线模块，支持HSDPA,WCDMA,EDGE和GPRS网络，下行速率可达到3.6Mbps，并支持GPRS/EDGE multi-slot class1~12（默认GPRS为class10，EDGE为class12）。GPRS支持CS-1、CS-2、CS-3和CS-4编码格式，EDGE支持CS-1~CS-4 和MCS-1~MCS-9编码格式。UC15系列有2个型号：UC15-A和UC15-E。每个型号都有Telematics和Data Only版本，Telematics支持语音和数据， Data Only只支持数据，客户可根据其支持的网络来选择使用哪个产品，支持的频段如下表：

表1：UC15系列对应的频段 模块 UC15-A UC15-E

GSM 850 要了解更多关于GPRS/EDGE multi-slot classes和编码的信息，请参考附录 B、附录 C和附录 D。

UC15是贴片式模块，共有108个管脚，其中68个为LCC管脚，其余40个为底部管脚。尺寸仅有29.0mm ×29.0mm ×2.5 mm，可以通过焊盘内嵌于各类M2M产品应用中。UC15内嵌了TCP/UDP、PPP等数据传输协议及扩展的AT命令来帮助客户更容易的使用这些网络协议。

备注

该模块完全符合RoHS标准。

2.1. 主要性能

letlcaietunQfidenoCEGSM 900 ? ?

DCS 1800 PCS 1900 UMTS 850 UMTS 900

UMTS 1900 ?

UMTS 2100

?

? ?

?

?

?

?

说明 ? VBAT供电电压范围：3.3V ~ 4.3V ? 典型供电电压：3.8V

SLEEP模式下耗流（不连USB）：

表2：模块主要性能 特色 供电 省电

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? GSM：2.5mA @DRX=5 ? WCDMA：2.2mA @DRX=8

频段

? UC15-E：GSM900/1800，UMTS900/2100

? UC15-A：GSM850/900/1800/1900，UMTS850/1900 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

HSDPA R5：Max 3.6Mbps (DL)

WCDMA R99：Max 384kbps (DL)/Max 384kbps (UL) EDGE：Max 236.8kbps (DL only)

GPRS：Max 85.6kbps (DL)/Max 85.6kbps (UL) CSD：64kbps

Class 4 (33dBm±2dB) for GSM850 and EGSM900 Class 1 (30dBm±2dB) for DCS1800 and PCS1900 Class E2 (27dBm±3dB) for GSM850 and EGSM900 8-PSK Class E2 (26dBm+3/-4dB) for DCS1800 and PCS1900 8-PSK Class 3 (24dBm+1/-3dB) for UMTS850/900/1900/2100

数据传输

发射功率

HSDPA和WCDMA特性

GSM/GPRS/EDGE特性

网络协议

短消息(SMS) USIM卡接口

letlcaietunQfidenoC? HSDPA符合3GPP R5标准，下行速率3.6Mbps

? WCDMA符合3GPP R99/R4标准，上行速率384kbps/下行速率

384kbps

? 支持QPSK和16-QAM调制

GPRS：

? 支持GPRS multi-slot class 12（默认为10） ? GPRS数据下行传输：最大85.6kbps ? GPRS数据上行传输：最大85.6kbps ? 编码格式：CS-1/CS-2/CS-3和CS-4 EDGE：

? 支持EDGE multi-slot class 12（默认为12） ? 支持GMSK和8-PSK

? 编码格式：CS 1-4和MCS 1-9 CSD：

? CSD传输速率：64kbps

? 支持非结构化补充数据业务(USSD)

? 支持TCP/UDP/PPP等

? 支持PAP (Password Authentication Protocol)和CHAP (Challenge

Handshake Authentication Protocol) ? MT/MO/CB/Text和PDU模式 ? 短消息存储：默认存储在模块 ? 支持USIM/SIM卡：1.8V和3V ? ? ? ?

支持2个模拟音频通道

GSM：HR/FR/EFR/AMR/AMR-WB WCDMA：AMR/AMR-WB 支持回音消除和噪声抑制

? 用于音频使用，需要外接PCM芯片 ? 支持16位线性编码格式

音频功能

PCM*

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? 支持长帧模式和短帧模式

? 支持主模式和从模式，但是在长帧下只可以用作主模式 ? ? ? ?

支持7线串口

支持RTS，CTS硬件流控

支持最大波特率为921600bps，默认为115200bps 用于AT命令，数据传输和软件升级

串口

USB接口

? 支持USB2.0高速模式（只支持从模式）

? 用于AT命令，数据传输，软件debug和软件升级等 ? 驱动：支持 Windows XP，Windows Vista，Windows 7，Windows 8，

Windows CE5.0/6.0，Windows Mobile 6.1/6.5，Linux 2.6/3.0，Android 2.3/4.0

AT命令 网络指示

天线接口特征阻抗 物理特征

温度范围

软件升级 RoHS

备注

1. “1)”表示当模块工作在此温度范围时，射频的性能可能会偏离规范，例如频率误差或者相位误差会增

大，但是不会掉线。

2. “*”表示此功能当前在研发中。

2.2. 功能框图

下图为UC15功能框图，阐述了其主要功能：

? 电源管理 ? 基带

? DDR+NAND存储器 ? 射频部分 ? 外围接口

letlcaietunQfidenoC符合3GPP TS 27.007，27.005 并有新增Quectel的AT命令 UC15提供用于指示网络状态的管脚 50 欧姆

? 尺寸：29.0±0.15 × 29.0±0.15 × 2.5±0.2mm ? 重量：约4.3g

? 正常工作温度：-35°C ~ +75°C ? 受限工作温度：-40°C ~ -35°C 和 +75°C ~ +85°C 1) ? 存储温度：-45°C ~ +90°C 可通过USB（默认）和UART升级 符合RoHS标准

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VBAT_RFUMTSTXMESDDuplexerUMTS PA RF_ANT GSM RF Transceiver DDR RAM/NAND FlashAudio IndicatorsVBAT_BBPWRKEYRESET_NVDD_EXT

2.3. 评估板

为了有助于测试及使用UC15模块，移远公司提供一套评估板。由于UC15模块转接板接口与M10模块转接板接口相同，故采用M10-EVB板。评估板工具包括M10-EVB板、USB线、适配器、耳机、RS232转USB线、烟杆天线、射频组件等。详细信息请参考文档 [2]。

letlcaietunQfidenoCBBUARTUSB ADCUSIMPMUPCMI2C32.768K19.2MHz

图1：功能框图

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3 应用接口

UC15共有108个管脚，其中68个是间距为1.3mm的LCC管脚，另外40个为底部管脚。

以下章节详细阐述了模块各组接口的功能：

? ? ? ? ? ? ? ?

电源供电 串口 音频接口 PCM接口 USIM卡接口 USB接口 ADC接口 状态指示接口

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3.1. 管脚分配

USB_VBUSVBAT_BBVBAT_RFVBAT_BBVBAT_RFUSB_DMUSB_DPSTATUSGNDRXDDCDDTRTXDRTSCTSRI646362616059585756555453525150494847RESERVEDAP_READYRESERVEDRESERVEDRESERVEDNETLIGHT1234561049995918681GNDGNDGNDGNDGND4645444342VDD_EXTGNDGNDUSIM_GNDRESERVEDRESERVEDUSIM_PRESENCEUSIM_VDDUSIM_DATAUSIM_CLKUSIM_RSTRESERVEDPCM备注

letlcaietunQfidenoC710510096928782RF_ANTGND67878757269797673708077747168910610188836665414039383736353433RESERVEDGNDADC0ADC1101112131410710297938984I2C_SCLI2C_SDAPCM_SYNC*10810398949085PCM_CLK*PCM_DIN*1516PCM_DOUT*RESERVED17RESET_N18PWRKEY19AGND*20SPK2P*21SPK1N*22SPK1P*23MIC1P*24MIC1N*25MIC2P*26MIC2N*27RESERVED28RESERVED29RESERVED30RESERVED31RESERVED32RESERVEDPowerGNDUSBUARTUSIMANTAUDIORESERVEDOTHERS

图2：管脚分配图

1. 1. 所有RESERVED和不用的管脚需悬空。 1. 2. 81~108管脚需做接地处理，69~80管脚需悬空。 3. “*”表示仅Telematics版本支持此项功能。另外，PCM功能尚处于开发中。 上海移远通信技术有限公司 14 / 73

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3.2. 管脚描述

表4详细的描述了UC15的管脚。

表3：参数定义 类型 IO DI DO PI PO AI AO

描述 输入/输出

表4：管脚描述 电源 管脚名

VBAT_BB

VBAT_RF

VDD_EXT

letlcaietunQfidenoC数字输出 电源输入 电源输出 模拟输入 模拟输出

管脚号

I/O

描述

DC特性

备注

52，53

PI

模块基带电源

Vmax=4.3V

Vmin=3.3V Vnorm=3.8V Vmax=4.3V Vmin=3.3V Vnorm=3.8V

电源必须能够提供达0.8A的电流。

电源必须能够提供达2.0A的电流。

50，51

PI

模块RF电源

7

PO

输出2.6V

1. 如果不用则悬空。

Vnorm=2.6V 2. 如果用这个管脚给外部IOmax=100mA 供电，推荐并联一个

2.2~4.7uF的旁路电容。

42，44~49，

65，67，68， 81~108 地

数字输入

GND

开关机 上海移远通信技术有限公司 15 / 73

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管脚名 管脚号 I/O 描述 DC特性 备注

PWRKEY 18 DI

RPU≈200kΩ

拉低PWRKEY一段VIHmax=2.1V 时间来开机或者关机 VIHmin=1.3V

VILmax=0.5V 拉低50~200ms能复位模块

VIHmax=2.1V VIHmin=1.3V VILmax =0.5V

内部1.8V上拉

RESET_N 17 DI 内部1.8V上拉

模块状态指示 管脚名

STATUS

NETLIGHT

USB接口 管脚名 USB_DP USB_DM

USB_VBUS

USIM卡接口 管脚名 USIM_GND

letlcaietunQfidenoC54

DO

指示模块的运行状态，高电平表示模块开机，低电平表示模块关机 网络状态指示

VOHmax=2.6V

VOHmin=2.15V 不用则悬空 VOLmax=0.45V

VOHmax=2.6V

VOHmin=2.15V 不用则悬空 VOLmax=0.45V

6

DO

管脚号 62 63

I/O IO IO

描述

DC特性

备注

USB数据正信号 USB数据负信号

符合USB2.0规范 符合USB2.0规范

64

PI

USB电源

Vmax=5.25V Vmin=3.0V Vnorm=5.0V

用于USB检测

管脚号 8

I/O

描述

DC特性

备注

USIM卡专用地

12

PO

USIM卡供电电压

1.8V USIM： Vmax=1.95V Vmin=1.65V 3.0V USIM： Vmax=3.0V Vmin=2.7V

模块自动识别1.8V或3.0V USIM卡

13

IO

USIM卡数据线，内部有10K电阻上拉到USIM_VDD

1.8V USIM： VILmax = 0.6V VIHmin =1.2V

管脚号 I/O 描述 DC特性 备注

USIM_VDD

USIM_DATA

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VOLmax=0.45V VOHmin=1.35V

3.0V USIM： VILmax=1.0V VIHmin=1.95V VOLmax=0.45V VOHmin=2.55V 1.8V USIM： VOLmax=0.45V VOHmin=1.35V 3.0V USIM： VOLmax=0.45V VOHmin=2.55V 1.8V USIM： VOLmax=0.45V VOHmin=1.35V 3.0V USIM： VOLmax=0.45V VOHmin=2.55V VILmin=-0.3V VILmax=0.91V VIHmin=1.69V VIHmax=2.9V

USIM_CLK

USIM_RST

USIM_

PRESENCE

ADC接口 管脚名 ADC0 ADC1 串口 管脚名 RI DCD CTS

letlcaietunQfidenoC15

DO

USIM卡复位线

11

DI

USIM卡检测

不用则悬空，2.6V电源域。

管脚号 41 40

I/O AI AI

描述

DC特性

备注

模数转换 模数转换

电压范围

0V ~ 2.1V 电压范围 0V ~ 2.1V 不用则悬空 不用则悬空

管脚号 55 56 57

I/O

描述

DC特性

备注

DO DO DO

模块输出振铃提示 模块输出载波检测 模块清除发送

VOLmax=0.45V

2.6V电源域

VOHmin=2.15V

VOLmax=0.45V

2.6V电源域

VOHmin=2.15V

VOLmax=0.45V

2.6V电源域

VOHmin=2.15V

14 DO USIM卡时钟线

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RTS 58 DI DTE请求发送数据

VILmin=-0.3V VILmax=0.91V VIHmin=1.69V VIHmax=2.9V VILmin=-0.3V VILmax=0.91V VIHmin=1.69V VIHmax=2.9V

2.6V电源域

DTR 59 DI DTE准备就绪

2.6V电源域，模块内部上拉

TXD 60 DO 模块发送数据

VOLmax=0.45V

2.6V电源域

VOHmin=2.15V VILmin=-0.3V VILmax=0.91V VIHmin=1.69V VIHmax=2.9V

RXD

射频接口 管脚名 RF_ANT 模拟音频接口 管脚名 MIC1P MIC1N MIC2P MIC2N SPK1P SPK1N SPK2P AGND 模拟音频接口 管脚名 PCM_DOUT

letlcaietunQfidenoC61

DI

模块接收数据

2.6V电源域

管脚号 23

I/O IO

描述

DC特性

备注

射频天线管脚

50欧姆特性阻

抗

管脚号 23 24 25 26 22 21 20 19

I/O AI AI AI AI

描述

DC特性

备注

音频输入1正端 音频输入1负端 音频输入2正端 音频输入2负端 音频输出1正端 音频输出1负端 音频输出2正端 模拟地

AO AO AO

与SPK2P组成伪差分使用

管脚号 34

I/O DO

描述

PCM数据输出

DC特性

备注

VOLmax=0.45V

2.6V电源域

VOHmin=2.15V

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PCM_DIN 35 DI PCM数据输入

VILmin=-0.3V VILmax=0.91V VIHmin=1.69V VIHmax=2.9V

2.6V电源域

PCM_CLK 36 IO PCM时钟

VILmin=-0.3V VILmax=0.91V VIHmin=1.69V

2.6V电源域

VIHmax=2.9V VOLmax=0.45V VOHmin=2.15V

VOLmax=0.45V

2.6V电源域

VOHmin=2.15V

PCM_SYNC I2C接口 管脚名

I2C_SDA

I2C_SCL 其他管脚 管脚名

AP_READY

RESERVED

letlcaietunQfidenoC管脚号

I/O

描述

DC特性

备注

38

IO

I2C 数据

VILmin=-0.3V

VILmax=0.91V VIHmin=1.69V

需要外部2.6V上拉

VIHmax=2.9V VOLmax=0.45V VOHmin=2.15V

VOLmax=0.45V

需要外部2.6V上拉

VOHmin=2.15V

39

DO

I2C 时钟

管脚号

I/O

描述

DC特性

备注

2

DI

检测主机是否唤醒

VILmin=-0.3V VILmax=0.91V

2.6V电源域

VIHmin=1.69V VIHmax=2.9V

1，3~5，9~10，16，

27~33，66， 69~80

保持悬空

37 IO PCM数据同步信号

3.3. 工作模式

下表简要地叙述了模块的各种工作模式。

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表5：工作模式 模式 功能 GSM Idle GSM Talk GPRS Idle GPRS Data EDGE Idle

软件正常运行。模块注册上GSM网络，能够接收和发送。 GSM连接正常工作。此模式下，模块功耗取决于功率等级的配置，动态DTX控制以及射频工作频段。

模块注册上了GPRS网络，但是没有数据传输。

GPRS数据传送。此模式下，模块的功耗取决于功率控制等级，工作RF频段以及GPRS多时隙配置。

模块已经注册上EDGE网络，但无数据传输。

正常工作

最少功能模式 不断电情况下，使用AT+CFUN=0命令可以将模块设置成最少功能模式。此模式下，（保持供电电压） 射频和USIM卡不工作，但是串口仍然可以访问。 睡眠模式 关机模式

3.4. 节能功能

3.4.1. 睡眠模式

letlcaietunQfidenoCEDGE Data UMTS Idle UMTS

Talk/Data

EDGE数据传送。此模式下，模块的功耗取决于功率控制等级，工作RF频段以及EDGE多时隙配置。

软件正常运行，模块注册上UMTS网络，能够接收和发送。 模块连接到UMTS网络，在此模式下，模块的功率取决于网络设置（如TPC）和数据速率。

软件正常运行，模块注册上HSDPA网络，能够接收和发送

HSDPA Idle HSDPA Data

模块连接上HSDPA网络，在此模式下，模块的功率取决于网络设置（如TPC）和数据速率

此模式下，模块的功耗将会降到非常低，但模块仍然可以接收短信、电话和TCP/UDP数据。

在此模式下，PMU停止给基带（BB）和射频（RF）的电源供电，软件停止工作，串口和USB不通。

在睡眠模式下，UC15可以将功耗降低到最低的水平，模块可以正常的接收短信、数据、电话和TCP/UDP数据，但是串口不通，下面的章节将详细介绍UC15的睡眠方式。

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3.4.1.1. 串口应用

当主机和UC15模块通过串口连接的时候，可以通过下面的步骤让模块进入睡眠模式：

1. 用AT+QSCLK=1命令使能睡眠功能。 2. 拉高DTR管脚。

参考电路如下：

RI信号是用于唤醒主机，AP_READY是UC15用来检测主机是否被唤醒（可以配置成低电平检测或者高电平检测）。注意模块和主机的电平匹配。 拉低DTR管脚可唤醒模块。

3.4.1.2. USB应用（支持suspend）

当模块和主机通过USB连接时，如果主机支持suspend功能，可以通过如下的方式让模块进入睡眠模式：

1. 用AT+QSCLK=1命令使能睡眠功能。 2. USB进入suspend状态。 如果连接了DTR管脚，需要拉高DTR或者使用AT+QCFG=\命令禁用DTR的睡眠功能。

参考电路如下：

letlcaietunQfidenoCModuleProcessorRXDTXDRITXDRXDEINTDTRGPIOAP_READYGPIOGNDGND

图3：串口应用下连接方式

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ModuleUSB_VBUSUSB_DPUSB_DMAP_READYRIGNDProcessorVDDUSB_DPUSB_DMGPIOEINTGND

当USB退出suspend状态，模块就会被唤醒。

3.4.1.3. USB应用（不支持suspend）

当模块和主机通过USB连接时，如果主机不支持suspend功能，可以通过断开USB_VBUS的方式让模块进入睡眠模式：

1. 用AT+QSCLK=1命令使能睡眠功能。 2. 断开USB_VBUS供电。 如果连接了DTR管脚，需要拉高DTR或者使用AT+QCFG=\命令禁用DTR的睡眠功能。

参考电路如下：

ModuleProcessorletlcaietunQfidenoCGPIOVDDUSB_VBUSPower SwitchUSB_DPUSB_DPUSB_DMUSB_DMEINTGPIOGNDRIAP_READYGND图4：USB应用下连接方式（支持suspend）

图5：USB应用下连接方式（不支持suspend）

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恢复USB_VBUS供电可以唤醒模块。

3.4.2. 最少功能模式

最少功能模式可以将模块功能减少到最少程度，此模式可以通过发送AT+CFUN=命令来设置。参数可以选择0，1，4。

? AT+CFUN=0：最少功能（关闭RF和USIM卡）。 ? AT+CFUN=1：全功能（默认）。

? AT+CFUN=4：关闭RF发送和接收功能（飞行模式）。

使用AT+CFUN=0可将模块设置为最少功能模式。射频部分和USIM卡部分的功能关闭，而串口依然有效，射频部分以及USIM卡部分的相关AT命令不可用。

使用AT+CFUN=4设置模块，将关闭RF部分功能，而串口和SIM卡部分依然有效。所有与RF部分相关的AT命令不可用。

模块通过AT+CFUN=0或者AT+CFUN=4设置以后，可以通过AT+CFUN=1命令设置返回到全功能状态。

想了解更多关于AT+CFUN的功能，请参考文档 [1]。

3.5. 电源设计

3.5.1. 管脚介绍

UC15有4个VBAT管脚用于连接外部电源，2个VBAT_RF管脚用于模块RF供电；另2个VBAT_BB管脚用于给模块的基带供电。 下表为模块的电源管脚和地管脚分配：

表6：VBAT管脚和地管脚 管脚名称 VBAT_RF VBAT_BB

管脚号 50，51 52，53

letlcaietunQfidenoC描述 RF电源 基带电源

最小值 3.3 3.3

典型值 3.8 3.8

最大值 4.3 4.3

单位 V V

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GND

42，44~49，65，

地

67~68，81~108

- - - -

3.5.2. 减少电压跌落

UC15的供电范围为3.3~4.3V，推荐为3.8V。对于VBAT_RF来说，GSM/GPRS发射（每4.615ms）会造成电压的跌落，并且最大峰值电流可达到2A，为保证基带（BB）和射频(RF)能正常供电，电源设计的时候在靠近模块VBAT_BB/VBAT_RF输入端，建议并联一个100uF的电容，以及100nF、33pF（0603封装）、10pF（0603封装）滤波电容，用于确保VBAT_RF/VBAT_BB电源不会低于3.3V。 并且建议VBAT_RF/VBAT_BB的PCB走线尽量短且足够宽，减小VBAT_RF/VBAT_BB走线的等效阻抗，确保在最大发射功率时大电流下不会产生太大的电压跌落。建议VBAT_RF/VBAT_BB走线宽度不少于2mm，并且走线越长，线宽越宽。 外部供电电压连接模块时，VBAT_RF和VBAT_BB需要采用星型走线，建议在电源前端加5.1V，功率0.5W以上的齐纳二极管，参考电路如下：

VBATD15.1V

3.5.3. 供电参考电路

letlcaietunQfidenoCVBAT_RFVBAT_BB++C1C2C3C4C5C6C7C8100uF100nF33pF10pF100uF100nF33pF10pFModule

图6：模块供电电路

电源设计对模块的供电至关重要，必须选择能够提供至少2A电流能力的电源。若输入电压跟模块的供

电电压的压差不是很大，建议选择LDO作为供电电源。若输入输出之间存在比较大的压差，则使用开关电源转换器。

下图是+5V供电的参考设计，采用了Micrel 公司的LDO，型号为MIC29302WU。它的输出电压是3.88V，负载电流峰值到3A。

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MIC29302WUDC_IN2INU1VBAT OUT4GNDADJEN135C1470uFC2100nFR151KR2100K1%R347K1%R4470RC3470uFC4100nF

3.5.4. 电源电压检测

AT+CBC命令可以用来监测查询当前的VBAT_BB的电压，有三个参数：充电状态，可用电池容量（百分比），以及电压值（单位毫伏）。要进一步了解，请参考文档 [1]。

3.5.5. 输出电源VDD_EXT

UC15提供一个LDO输出电源VDD_EXT，提供2.6V的电压，最大负载为100mA。

表7：VDD_EXT DC特性 管脚名称 VDD_EXT IOUT

描述 letlcaietunQfidenoC图7：供电输入参考设计 最小值 2.5 -

典型值 2.6 -

最大值 2.7

单位 V

输出电压 输出电流

100

mA

3.6. 开关机

3.6.1. PWRKEY 管脚开机

下表为PWRKEY定义：

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表8：PWRKEY 管脚描述 管脚名称 管脚号 描述 DC特性 VIHmax=2.1V VIHmin=1.3V VILmax=0.5V

备注 内部通过200K电阻上拉到1.8V电源

PWRKEY

18 用于模块开关机

模块是通过PWRKEY管脚来正常开机。将PWRKEY置低至少0.1s，通过检测STATUS管脚的电平来判别模块是否开机，开机成功后，模块会上报“RDY”的URC信息。开机后可以用AT+CSQ查询网络状况，用AT+CREG查询是否注册到网络。

推荐使用开集驱动电路来控制PWRKEY管脚。参考电路如下：

PWRKEY

另一种控制PWRKEY管脚的方式是直接通过一个按钮开关，按钮附近需放置一个TVS用于ESD保护，参考电路如下：

letlcaietunQfidenoC≥ 0.1s4.7KTurn on pulse47K 图8：开集驱动参考开机电路

S1PWRKEYTVSClose to S1

图9：按键开机参考电路

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开机时序图如下图所示：

1VBAT≥ 0.1sVIH ≥ 1.3VVIL ≤ 0.5VPWRKEYRESET_N备注

在拉低管脚PWRKEY之前，保证VBAT电压稳定。建议VBAT上电到管脚PWRKEY拉低之间的时间间隔不少于30ms。

3.6.2. 关机

模块可通过以下的方式关机：

? 正常关机：控制PWRKEY管脚关机。 ? 正常关机：发送AT+QPOWD命令关机。

? 过压或者低压关机：模块检测到VBAT电压过高或者过低时，会自动关机。

关机之后，模块进入关机模式，无法执行进一步的AT命令。关机模式可以用STATUS管脚来指示，低电平指示模块已进入关机模式。

letlcaietunQfidenoC~1.7sSTATUS≥ 4sUARTInactiveActive≥ 6sUSBInactiveActive

图10：开机时序图

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3.6.2.1. PWRKEY 管脚关机

模块在开机状态下，PWRKEY管脚拉低一段时间后释放，模块将执行关机流程。关机时序见下图：

VBAT≥ 0.6sPWRKEYLog off network about 1s to 60sSTATUSModuleStatus

关机过程中，模块首先通过URC口上报“NORMAL POWER DOWN”，然后保存数据和注销网络，注销完网络后，模块上报“POWERED DOWN”，然后关掉内部的电源，不要在模块上报“POWERED DOWN”之前关掉VBAT电源，以免数据丢失，如果模块没有在60s之内注销掉网络，模块将会强制关掉内部电源来关机。

3.6.2.2. AT命令关机

AT+QPOWD命令可以被用来执行模块关机。该命令关机过程等同PWRKEY管脚拉低关机过程。可以用STATUS管脚来指示，当STATUS从高电平变为低电平时，表示模块已关机。

3.6.2.3. 低压自动关机和过压自动关机

letlcaietunQfidenoCRUNNINGPower-down ProcedureOFF

图11：关机时序图

模块会持续自动监测VBAT端的电压，如果电压≤ 3.5V，会有以下警告信息返回： +QIND: “vbatt”,-1

如果电压≥ 4.21V，会有以下警告信息返回： +QIND: “vbatt”,1

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模块可工作电压范围是3.3V ~ 4.3V。如果模块电压高于4.35V或者低于3.2V，模块都会自动关机。

如果电压低于3.2V，会反馈如下关机信息： +QIND: “vbatt”,-2

如果电压高于4.35V，会反馈如下关机信息：

+QIND: “vbatt”,2

备注

可以通过AT+QCFG=“vbatt”，命令修改这些电压值，详细信息请参考文档 [1]。

3.7. 复位功能

RESET_N管脚用于复位模块使用。

表9：RESET_N 管脚描述 管脚名称 RESET_N

对于模块RESET_N功能，建议仅仅在模块异常后使用，通过拉低RESET_N一段时间来复位模块，拉低时间为0.05s ~ 0.2s之间，如果超过0.2s，模块将会自动关机。

letlcaietunQfidenoC管脚号 作用 DC特性 描述 17

复位模块.

VIHmax=2.1V

VIHmin=1.3V VILmax=0.5V

内部上拉到1.8V

RESET_N0.05~0.2spulse4.7K47K 图12：RESET_N复位参考电路

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复位时序图如下：

VBAT0.05~0.2sVIH ≥ 1.3VRESET_NVIL ≤ 0.5V> 3sSTATUS> 5s

3.8. 串口

UC15模块提供一个7线全功能串口，可以用于AT命令，数据传输，软件升级，支持300，600，1200， 2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200，230400，460800 和 921600bps波特率，但不支持自适应波特率，默认波特率为115200bps。

表10：UART 管脚描述 管脚名称 RI DCD CTS RTS DTR TXD RXD

管脚号 55 56 57 58 59 60 61

letlcaietunQfidenoCModule StatusRUNNINGRESETTINGRUNNING 图13：RESET_N复位时序图

I/O 描述 备注 DO DO DO DI DI DO DI

模块输出振铃提示 模块输出载波检测 模块清除发送

2.6V 电源域 2.6V 电源域 2.6V 电源域 2.6V 电源域 2.6V 电源域 2.6V 电源域 2.6V 电源域

DTE请求发送数据 DTE准备就绪 模块发送数据 模块接收数据

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串口逻辑电平如下表所示：

表11：串口逻辑电平 参数 VIL VIH VOL VOH

最小值 -0.3 1.69 0 2.15

最大值 0.91 2.9 0.45 2.6

单位 V V V V

3.8.1. 串口连接方式

主机和模块通过UART连接方式很多，下面介绍比较常用的3种方式。 全功能串口连接方式：

letlcaietunQfidenoCModulePCTXDRXDRTSCTSDTRDCDRITXDRXDRTSCTSDTRDCDRINGGNDGND

图14：全功能串口参考电路

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3线串口连接方式：

ModuleTXDRXDGNDTXDRXDGNDMCU

支持硬件流控的连接方式，用于防止数据传输中丢失数据：

备注

模块默认不打开硬件流控功能，可以通过AT+IFC=2,2来打开硬件流控功能，AT+IFC=0,0来关闭硬件流控功能，详细的AT命令请参考文档 [1]。

letlcaietunQfidenoC

图15：3线串口参考电路

ModuleMCUTXDTXDRXDRXDRTSCTSRTS CTSGNDGND

图16：支持硬件流控串口参考电路

3.8.2. 串口参考设计

3.3V电平情况下的电平匹配电路参考设计如下，若MCU/ARM为3V时，需要把3.6K匹配电阻改成

6.8K。

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MCU/ARM/TXD/RXD/RTS/CTSGPIOEINTGPIOGND3.6K3.6K3.6K1K1K1K1K1K1K1KModuleRXDTXDRTSCTSDTRRIDCDGND 5V系统的电平匹配，模块和外设之前的电平匹配方式可以参考如下的连接方式，如下的虚线部分可以参考实线电路（虚线部分的模块输出参考TXD的电路设计，虚线部分的模块输入参考RXD的电路设计）。 VCC_MCU是客户端的I/O电平电压，VDD_EXT是模块输出的I/O电平电压。

4.7KVoltage level: 5VletlcaietunQfidenoCVoltage level:3.3V

图17：3.3V电平转换电路

VDD_EXTVDD_EXT4.7KMCU/ARM1nFModule/TXDRXDTXD/RXD4.7K1nFVCC_MCUVDD_EXT/RTS/CTSGPIOEINTGPIOGND4.7KRTSCTSDTRRIDCDGND

图18：5V电平转换电路

当模块和PC进行通信时，需要在他们之间加RS232电平转换电路，因为模块的串口不是RS232电平，仅支持CMOS电平，下图为模块和PC通信时，串口电平转换电路。

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28C1+25C1-1C2+SP3238V+27GND2VCC26GNDModuleDCDTXDCTSRIVDD_EXT3C2-24T1INV-4T2OUT6T1OUT5T5OUT12T3OUT7T4OUT10R1IN8R2IN967891234523T2IN22T3IN19T4IN17T5IN16/R1OUT21R1OUT20R2OUT18R3OUT13备注

1. DTR的上升沿会让模块退出数据模式，可以用AT命令来禁止DTR的此功能，详细请参考文档 [1]里的AT&D和AT&V命令。 2. DCD用于数据模式下的状态指示，详细请参考文档 [1]里面的AT&C和AT&V命令。 3.9. RI信号

UC15模块URC默认通过USB AT口上报，可以用AT+QURCCFG命令配置成用串口或USB modem口上报。当配置成串口上报URC时，物理RI用于指示URC上报；当配置成USB AT口时，无RI指示；当配置成USB modem上报时，指示URC上报的为虚拟的RI，详细信息请参考文档 [1]。 客户可以用AT+QCFG=“risignaltype”, “physical”命令来配置：不管通过哪个口上报URC信息，物理RI都会有指示作用。

letlcaietunQfidenoCRXDDTRRTSR3IN11GNDVDD_EXTONLINE/STATUS15GND/SHUTDOWN14To PC Serial Port

图19：RS232电平转换电路

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RI作为指示信号可以有多种方式，默认的指示方式如下：

表12：RI指示方式 状态 Idle URC

RI信号 高电平

RI会有120ms的低电平

RI的指示方式可以用AT+QCFG=“urc/ri/ring”来配置，详细信息请参考文档 [1]。

3.10. 音频接口

UC15模块提供2路模拟音频。

表13：音频管脚描述 接口 管脚名 MIC1P

AIN1/ AOUT1

letlcaietunQfidenoC120msHIGHRILOWURC reports

图20：URC上报时RI时序

管脚号 23 24 22 21 25

I/O AI AI AO AO AI

描述 备注 音频输入1正端 音频输入1负端 音频输出1正端 音频输出1负端 音频输入2正端

不用则悬空 不用则悬空 不用则悬空 不用则悬空 不用则悬空

MIC1N SPK1P SPK1N

AIN2/ MIC2P

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AOUT2

MIC2N SPK2P AGND

26 20 19

AI AO

音频输入2负端 音频输出2正端 模拟地

不用则悬空 不用则悬空

与SPK2P组成伪差分，不用则悬空。

? AIN1和AIN2通道都可以用作麦克风输入。麦克风通常选用驻极体麦克风。AIN1和AIN2通道都是差 分输入。 ? AOUT1和AOUT2通道都可以用于听筒或者扬声器（需外置音频功放）输出。AOUT1通常用于听 筒，而AOUT2通常用于耳机。AOUT1是差分输出，AOUT2是单端输出。SPK2P和AGND可以构 成一个伪差分输出的结构。AOUT1和AOUT2通道都支持语音输出及铃声播放。

? 这两个音频通道可以通过AT+QAUDPATH命令来切换。使用AT命令AT+QAUDPATH=？选择音频 通道：

AT+QAUDPATH=0：AIN1/AOUT1 (常用音频通道)，默认值为0。

AT+QAUDPATH=1：AIN2/AOUT2 (辅助音频通道)。 AT+QAUDPATH=2：PCM通道

要了解更多，请参考文档 [1]。

对于每个通道，客户都可以使用AT+QMIC来调节麦克风的输入增益，也可以使用AT+CLVL命令来调节输出到听筒的音量增益。AT+QSIDET命令则用以设置侧音增益。要了解更多，请参考文档 [1]。

3.10.1. 防止TDD噪声及其它噪声

手持话柄及免提的麦克风建议采用内置射频滤波双电容（如10pF和33pF）的驻极体麦克风，从干扰源头滤除射频干扰，会很大程度改善耦合TDD噪音。33pF电容用于滤除模块工作在850/900MHz频率时的高频干扰。如果不加该电容，在通话时候有可能会听到TDD噪声。同时10pF的电容是用以滤除工作在1800/1900MHz频率时的高频干扰。需要注意的是，由于电容的谐振点很大程度上取决于电容的材料以及制造工艺，因此选择电容时，需要咨询电容的供应商，选择最合适的容值来滤除工作在GSM850/EGSM900/DCS1800/PCS1900MHz时的高频噪声。

GSM发射时的高频干扰严重程度通常主要取决于客户应用设计。在有些情况下，GSM850/EGSM900的TDD噪声比较严重，而有些情况下，DCS1800/PCS1900的TDD噪声比较严重。因此客户可以根据测试的结果选贴需要的滤波电容。 PCB板上的射频滤波电容摆放位置要尽量靠近音频器件或音频接口，走线尽量短，要先经过滤波电容再到其他点。天线的位置离音频元件和音频走线尽量远，减少辐射干扰，电源走线和音频走线不能平行，电源线尽量远离音频线。差分音频走线必须遵循差分信号的布线规则。

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3.10.2. 麦克风接口电路

AIN1/AIN2通道在模块内部均提供驻极体麦克风偏置电压，不需外面增加偏置电路。麦克风通道参考电路如下图所示：

Close to ModuleGND10pF33pF060333pF0603Close to MicrophoneGNDModuleDifferential Layout10pF060310pF060333pF060333pF0603

3.10.3. 听筒接口电路

ModuleletlcaietunQfidenoCMICxN10pF060310pF33pF0603060310pF060333pF0603Electret MicrophoneGNDGNDMICxP0603

图21：AIN1&AIN2麦克风通道参考电路

Close to speakerGNDDifferential layout10pF 060333pF 0603SPK1PSPK1N10pF 060333pF 060310pF 060333pF 0603GND

图22：AOUT1听筒输出参考电路

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Close to speakerGND10pF 060333pF 0603Differential layoutModuleSPK1PSPK1NAmplifier circuit10pF 060333pF 060310pF 060333pF 0603

推荐差分输入输出音频功放：TI的TPA6205A1。市面上亦有很多同等性能的音频功放可供选择。

Module

letlcaietunQfidenoCGND

图23：AOUT1带音频功放听筒输出参考电路

Close to speakerGNDDifferential layout10pF 060333pF 0603SPK2PAGND22uF

图24：AOUT2听筒输出参考电路

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Close to speakerGND10pF 060333pF 0603Differential layoutModuleSPK2PAGNDC1Amplifier circuitC210pF 060333pF 0603备注

C1和C2的电容由所使用功放输入阻抗决定。

3.10.4. 耳机接口电路

ModuleletlcaietunQfidenoC图25：AOUT2带音频功放听筒输出参考电路

GND

Close to ModuleGNDClose to SocketMIC2N10pF060333pF0603Differential layout4.7uFGNDMIC2P10pF060333pF060310pF060333pF060310pF060333pF0603GNDSPK2P3421AGND22uF10pF060333pF0603AGNDGNDAGND

图26：耳机接口参考电路

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表14：音频输入特性参数 参数 工作电压 工作电流

最小 1.65 20

典型 1.8

最大 1.95 1000

单位 V uA

表15：音频输出特性参数 参数 AOUT1 AOUT2

差分 单端

AOUT1 和 AOUT2功率

3.11. PCM和I2C接口

UC15模块提供一个PCM接口，采用16位线性编码格式，可以支持短帧模式（模块可以做主设备或者从设备）和长帧模式（模块只可以做主设备）。 UC15模块在2048 kHz的时钟下支持8 kHz的短帧模式，在PCM_CLK的下降沿采样数据，上升沿发送数据，PCM_SYNC的下降沿代表高有效位。 UC15模块在128kHz的时钟下支持8 kHz的长帧模式，在PCM_CLK的下降沿采样数据，上升沿发送数据，PCM_SYNC的上升沿代表高有效位。 下面的几个图为不同模式的时序图：

letlcaietunQfidenoC参考电平 负载 负载 参考电平

2.0 2.0 12

2.1 32 16 50 2.1

2.2 2.2

V V

25.6

ohm ohm mW

最小 典型 最大 单位 上海移远通信技术有限公司 40 / 73

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125usPCM_CLKPCM_SYNCMSBPCM_DOUTLSBMSBPCM_DINPCM_SYNCPCM_DOUTletlcaietunQfidenoCMSBLSBMSB

图27：短帧模式时序图

125usPCM_CLKMSBLSBMSBLSBPCM_DIN

图28：长帧模式时序图

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PCM和I2C的接口如下表：

表16：PCM接口管脚描述 管脚名 PCM_DOUT PCM_DIN PCM_CLK PCM_SYNC I2C_SDA I2C_SCL

管脚号 34 35 36 37 38 39

I/O DO DI IO IO IO

描述 PCM数据输出 PCM数据输入 PCM时钟 PCM数据同步信号 I2C 数据 I2C 时钟

备注 2.6V电源域 2.6V电源域 2.6V电源域 2.6V电源域

I2C接口可配合PCM接口连接外部的音频codec，实现模数音频的转换。UC15软件集成了对NAU8814 codec芯片的寄存器配置，可通过AT+QDAI=2使能该配置，此时PCM_CLK为2048kHz。详细请参考文档 [1]，下图为PCM的参考设计：

4.7K2.6V4.7KModuleletlcaietunQfidenoC需要外部2.6V上拉 需要外部2.6V上拉

DO

MCLKBCLKFSMIC_BIASPCM_SYNCPCM_DOUTPCM_DINDACINADCOUTSPKOUT+SPKOUT-I2C_SCLSCLKSDINI2C_SDANAU8814BIASPCM_CLKMIC+MIC-

图29：PCM电路参考设计

备注

1. 建议在PCM的信号线上预留RC（R=22R, C=22PF）电路，特别是PCM_CLK。 2. I2C为标准接口，默认用于MAU8814芯片。 3. PCM功能目前正在开发中。 上海移远通信技术有限公司 42 / 73

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3.12. USIM卡接口

3.12.1. USIM卡接口应用

USIM卡接口支持ETSI和IMT-2000 SIM卡规范，USIM卡通过模块内部的电源供电，支持1.8V和3.0V供电。

表17：USIM卡接口管脚描述 名称 USIM_VDD USIM_DATA USIM_CLK USIM_RST USIM_

PRESENCE USIM_GND

8-pin USIM卡接口参考电路如下：

ModuleletlcaietunQfidenoC管脚号 12 13 14 15 11 8

I/O 描述 备注 PO IO

USIM卡供电电源 USIM卡数据线

支持1.8V和3.0V USIM卡

DO DO DI

USIM 卡时钟管脚 USIM 卡复位管脚. USIM 卡插拔检测 USIM卡专用地

2.6V 电源域

VDD_EXTUSIM_VDD51K15KUSIM_GNDUSIM_VDDUSIM_RST100nFUSIM holder22R22RUSIM_CLKUSIM_PRESENCEUSIM_DATAVCCRSTCLKGNDVPPIO22R33pF33pF33pFGNDESDA6V8AV6GNDGND

图30：8-pin USIM卡座参考电路图

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备注

当USIM卡没有插入时，有些和USIM卡相关的命令无效。

UC15支持USIM卡热插拔功能，详细信息请参考文档 [1]中的AT+QSIMDET命令。如果不需要用USIM卡检测功能，保持USIM_PRESENCE管脚悬空，下图是使用6-pin USIM卡座接口参考电路：

USIM_VDD15KUSIM_GNDUSIM_VDDUSIM_RSTUSIM_CLK22R100nFUSIM holderVCCRSTCLKGNDVPPIOModule

在USIM卡接口的电路设计中，为了确保USIM卡的良好的性能和不被损坏，在电路设计中建议遵循以下设计原则：

? USIM卡座靠近模块摆放，尽量保证USIM卡信号线布线长度不超过200mm。 ? USIM卡信号线布线远离RF线和VBAT电源线。

? USIM卡座的地与模块的USIM_GND布线要短而粗。保证USIM_VDD与USIM_GND布线宽度不小

于0.5mm，且在USIM_VDD与USIM_GND之间的旁路电容不超过1uF,并且靠近USIM卡座摆放。 ? 为了防止USIM_CLK信号与USIM_DATA信号相互串扰，两者布线不能太靠近，并且在两条走线之

间增加地屏蔽。此外，USIM_RST信号也需要地保护。

? 为了确保良好的ESD性能，建议USIM卡的管脚增加TVS管。选择的TVS管寄生电容不大于50pF，

例如WILL(http://www.willsemi.com) ESDA6V8AV6。在模块和USIM卡之间需要串联22欧姆的电阻用以抑制杂散EMI，增强ESD防护。USIM卡的外围器件应尽量靠近USIM卡座摆放。

? 在USIM_DATA，USIM_VDD，USIM_CLK和USIM_RST 线上并联33pF电容用于滤除射频干扰，

并且靠近USIM卡座摆放。

? USIM_DATA上的上拉电阻有利于增加USIM卡的抗干扰能力，当USIM卡走线过长，或者有干扰源

比较近的情况下，建议增加上拉电阻。

letlcaietunQfidenoCUSIM_DATA22R22R33pF33pF33pFESDA6V8AV6GNDGND

图31：6-pin USIM卡座参考电路图

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3.12.2. USIM卡座参考

使用8-pin USIM卡座，推荐使用Molex公司的Molex 91228。请访问http://www.molex.com获取更多信息。

表18：Molex SIM卡座管脚说明 名称 VDD RST CLK

管脚名 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

USIM_PRESENCE GND VPP DATA

USIM_DETECT

letlcaietunQfidenoC

图32：Molex 91228 USIM卡座 功能 USIM 卡电源 USIM 卡复位管脚. USIM 卡时钟管脚 USIM卡检测 USIM卡地管脚 悬空

USIM数据管脚

该管脚被直接接至地，与USIM_PRESENCE 配合使用。当USIM卡托盘插入时，C4与C8被短路。

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使用6-pin USIM卡座，推荐使用Amphenol公司的C707 10M006 512 2。访问www.amphenol.com 获取更多信息。

表19：Amphenol SIM卡座管脚说明 名称 USIM_VDD USIM_RST USIM_CLK GND VPP USIM_DATA

letlcaietunQfidenoC

图33：Amphenol C707 10M006 512 2 USIM卡座

管脚 C1 C2 C3 C5 C6 C7

作用 USIM 卡电源管脚 USIM 卡复位管脚 USIM 卡时钟管脚 地 悬空

USIM卡数据管脚

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3.13. USB接口

UC15提供一个USB接口，USB接口符合USB2.0规范，支持高速（480Mbps），全速（12Mbps）和低速（1.5Mbps）模式。USB接口可用于AT命令，数据传输，软件调试和软件升级，下表为USB的管脚接口：

表20：USB管脚描述 名称 USB_DP USB_DM USB_VBUS

管脚名 62 63 64

I/O IO IO PI

描述 USB数据正信号 USB数据负信号 USB 电源

备注 90Ω差分走线 90Ω差分走线

想了解更多关于USB2.0规范，请访问 http://www.usb.org/home。 下图为USB接口参考设计：

USB_VBUS

? ? ? ?

在USB接口的电路设计中，为了确保USB的性能，在电路设计中建议遵循以下设计原则：

letlcaietunQfidenoC用于USB检测

Close to USB connectorNM_2pFUSB_VBUSUSB_DMUSB_DPUSB_DMUSB_DPDifferential layoutESD9L5.0ST5GESDGNDGNDModuleUSB connector

图34：USB接口参考设计

USB走线周围需要包线处理，走90Ω的阻抗差分线。 USB的ESD器件尽量靠近USB的接口放置。 USB数据线上的ESD器件选型需要特别注意，寄生电容不要超过2pF，推荐使用ESD9L5.0ST5G。 不要在晶振，振荡器，磁性装置和RF信号下面走USB线，建议走内层且上下左右包地。

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备注

UC15 模块只支持Slave模式。

推荐使用USB接口来升级软件，设计时建议预留测试点。

ModuleUSB_VBUSUSB_DMUSB_DPConnectorUSB_VBUSUSB_DMUSB_DPVBAT

3.14. ADC模数转换

UC15提供2路模数转换接口，用AT+QADC=0可以读取ADC0的电压值，用AT+QADC=1能够读取ADC1的电压值，要了解更多ADC命令信息，请参考文档 [1]。 为了让ADC测量的准确度更高，ADC在布线时需要包地。

表21：ADC管脚描述 名称 ADC0 ADC1

letlcaietunQfidenoCVBAT_BBVBAT_RFPWRKEYPWRKEYGNDGND

图35：软件升级测试点

管脚 41 40

作用 模数转换器接口0 模数转换器接口1

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ADC特性如下：

表22：ADC特性 名称 ADC0电压范围 ADC1电压范围 采样频率 ADC分辨率

最小 0 0

典型 2.4 12

最大 2.1 2.1

单位 V V MHz bits

3.15. 网络状态指示

NETLIGHT管脚信号可以用来指示网络的状态，该管脚工作状态如下表所示。指示灯的连接参考电路如下图所示。

表23：NETLIGHT管脚描述 名称 NETLIGHT

管脚号 6

表24：NETLIGHT的工作状态 名称 状态 NETLIGHT

letlcaietunQfidenoCI/O 描述 备注 DO

指示模块的网络状态

2.6V电源域

描述 200ms高/1800ms低 1800ms高/200ms低 125ms高/125ms低 高电平 低电平

找网状态 待机状态 数据传输模式 通话中 睡眠模式

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qv68.html