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文档类型:产品文档D302(内部代号31203)差分双模导航定位模块 用户手册第 18 页 共 23 页 D302差分双模导航定位模块用户手册文档修订记录 版本修订日期描述V1.02014-02文档新建V1.12014-04增加原始观测量输出相关说明免责声明常州市莱特信息科技有限公司拥有随时修改本手册的权利,内容如有更改, 恕不另行通知。常州市莱特信息科技有限公司对本手册不承担任何形式的保证, 包括但不限于对产品特定用途适销性和适用性的隐含保证。常州市莱特信息科技有限公司对本手册中包含的错误或对本手册的使用所带来的偶然或继起损害不承担任何责任。目录1功能描述.51.1概述.51.2产品特性.51.3性能指标.61.4应用.71.5功能框图和典型应用.7 1.5.1功能框图.7 1.5.2典型应用.82模块接口说明.82.1硬件接口.82.1.1电源.82.1.2天线接口.82.1.3复位接口.82.1.4休眠模式控制接口.92.1.51PPS信号接口.92.1.6UART接口.92.1.7GPIO接口.92.2软件接口协议.92.2.1语句格式和内容.92.2.1输出语句.102.2.2输入语句.113机械特性. 153.1模块尺寸.153.2管脚定义.164电气和温度特性.184.1模块直流特性.184.1.1极限工作条件. 184.1.2推荐工作条件. 184.2焊接温度曲线.195注意事项.205.1天线供电.205.2静电防护. 215.3PCB设计建议 . 215.4复位接口. 225.5休眠模式控制接口 . 235.6模块软件升级. 24 5.7其他.246 订货信息与标识规则.246.1 订货信息. 247 联系我们. 251功能描述1.1 概述、 D302模块是莱特信息科技有限公司推出的一款支持BD2 B1/GPS L1频点的差分双模导航 定位模块。模块内部集成了莱特信息科技自主研发的BD2 B1/GPS L1双模SOC基带 芯片,和一款国产可配置的BD2 B1/GPS L1双模射频芯片,内置伪距差分算法, 支持原始观测量输出,为车载、船载和便携式手持等导航定位终端产品的制造提 供了高灵敏度、低功耗、低成本的BD2 B1/GPS L1差分双模解决方案。 D302模块尺寸为22.4mm x 17mm x 2.2mm,体积小巧。采用28pin邮票孔封装, 与主流普通GPS模块硬件上pin-to-pin兼容,板上可直接替换,平滑升级为差分双 模导航定位,大大节省导航定位终端产品设计时间。 D302支持休眠工作模式,支持模块软件升级等功能。1.2 产品特性28pin邮票孔封装,尺寸22.4mm x 17mm x2.2mm 支持BD2 B1和GPS L1频点支持接收RTCM3.0协议(后续可升级为RTCM3.2)支持以下三种工作模式,并可通过命令相互切换: 1) 单BD2 B1工作模式 2) 单GPS L1工作模式 3) BD2 B1/GPS L1双模工作模式支持以下两种输出模式,并可通过命令相互切换: 1) 单点定位/差分定位输出模式 2) 原始观测量输出模式 内置BD2 B1/GPS L1的LNA 具有备份电源输入接口,支持热启动 支持用户在使用中对模块进行外部复位 平均功耗约75mA3.3V,功耗小 支持休眠工作模式,可有效降低系统功耗。休眠模式时,即使不给备份 电源供电,恢复时也能实现热启动功能 支持软件升级,上位机可通过串口实现软件升级功能1.3 性能指标表1-1 D302模块主要性能指标性能指标参数伪距差分定位描述水平 (楼顶静态)最小值典型值1最大值单位m备注水平精度3m(开阔路动态)高程5m测速精度0.2m/s冷启动35s首次定位时间热启动2sTTFF重捕获2s捕获-144dBm灵敏度跟踪-159dBm串口输出波特串口1默认9600bps48009600115200bps率串口2默认115200bps数据更新率12Hz默认1HzVCC3.03.33.6V工作电压V_BCKP1.83.33.6V平均功耗正常工作75mA主电源VCC为3.3V1.4 应用车载、船载定位导航便携式手持定位导航(平板电脑,个人定位仪等)1.5 功能框图和典型应用1.5.1 功能框图 D302模块可对外部BD2 B1/GPS L1有源天线供电。外部有源天线接收空中卫 星信号送给射频芯片,射频芯片内部经LNA放大、混频处理后送到中频滤波器, 然后通过VGA和AGC,再经过AD转换成数字中频信号送给基带芯片。基带芯片 接收到射频芯片送来的数字中频信号以及串口输入的差分修正信息,经过捕获和 跟踪、定位解算等一系列算法处理后,通过串口输出NMEA数据并给出1PPS信号。1.5.2 典型应用2模块接口说明图1-3 D302模块典型应用图2.1 硬件接口2.1.1 电源模块有三个电源输入管脚(VCC、V_BCKP和V_ANT)与两个电源输出管脚(VCC_OUT和VCC_RF)。 其中VCC为模块的工作主电源;V_BCKP为模块的备份输入电源,在主电VCC断电时给RTC电路供电,确保关键信息不丢失,以实现热启动功能,模块内 部设计有对备用电源V_BCKP的充电电路,推荐外接可充电的电池或大容量电容; V_ANT是天线供电输入管脚,模块内部通过电感与RF_IN连接;VCC_OUT为模 块电源状态监测管脚,输出VCC电压值,外部可监测该管脚电压,以判断模块供 电是否正常;VCC_RF输出VCC电压值,可用于天线供电。2.1.2 天线接口模块的天线接口(RF_IN管脚)可直接连接BD2 B1/GPS L1双模天线。该接 口内部采用50阻抗匹配。2.1.3 复位接口 模块支持外部使用nRESET管脚复位(低电平有效)。 为保证模块正常工作,建议上电后对模块进行一次外部复位。2.1.4 休眠模式控制接口当PWR-DWN管脚输入低电平时,模块进入休眠模式,功耗降至5mA以下; 当输入恢复为高电平时,对模块外部复位后,模块可恢复正常工作。若使用该管 脚对模块进行开关电控制,V_BCKP管脚无需接入备份电源,模块也可实现热启 动功能。2.1.5 1PPS 信号接口模块第28脚1PPS为秒脉冲信号输出。2.1.6 UART 接口模块设计有两组UART串口,分别为串口1(TXD1/RXD1)和串口2(TXD2/RXD2)。 串口1负责接收RTCM协议数据,同时在UTC秒边界输出NMEA数据或者原始观测量数据,上位机也可以通过该串口对模块进行工作模式切换、软件升级等操 作。模块支持的波特率范围为4800bps115200bps,默认波特率为9600bps。数据 格式为:起始位1位、数据位8位、停止位1位、无校验位。串口2是备用串口,默认不输出数据。当切换到原始观测量输出模式时,和串 口1同步输出原始观测量,默认波特率为115200bps。串口2也可接收输出模式切换 指令以及用于软件升级。2.1.7 GPIO 接口模块设计有3个GPIO接口(GPIO1/GPIO2/GPIO3),可根据用户需求定义该 接口的功能。2.2 软件接口协议2.2.1 语句格式和内容 语句格式定义如下:$,*语句类型标识(IDsss)由两部分组成,(ID)为语句标识符(详见表2-1),(sss)为语句格式符(详见表2-2和表2-3)。 语句类型标识字段之后为数据体,由若干数据字段(d1,d2,dn)组成。的计算是从$到*之间的所有字符(不包括$字符和*字符本身)ASCII码的校验和(各字节做异或运算再转换为16进制,共两字节)。表示回车和换行(十六进制分别为0x0D和0x0A,C语言为”rn”)。 表2-1 语句标识符 标识符含义BD北斗二代卫星系统GP全球定位系统(GPS-global positioning system)GN全球导航卫星系统(GNSS-global navigation satellite system)CC计算机系统(Computer Control) P专用语句表2-2 输出语句格式符格式符语句内容RMC最简导航传输数据GGA位置信息GLL大地坐标位置信息GSA精度因子和有效卫星号GSV可视的卫星状态TXT短文本信息的传送表2-3 输入语句格式符 格式符语句内容SIR设置当前系统工作状态,用于工作模式切换CAS01设置串口通信波特率CAS02设置NMEA输出更新率RMO设定输出或停止输出语句2.2.1 输出语句D302模块默认输出RMC、GGA、GLL、GSA、GSV语句,具体语句详细说 明请参考北斗模块输入输出语句格式说明。默认输出语句举例如下(BD2 B1/GPS L1双模): $GNRMC,050912.00,A,2309.92716,N,11325.85883,E,0.1,161211,A*6D$GNGGA,050912.00,2309.92716,N,11325.85883,E,1,07,2.2,17.3,M,0.0,M,2.5*73$GNGLL,2309.92716,N,11325.85883,E,050912.00,A,0*00$GPGSA,A,3,02,04,12,25,05,3.3,2.2,2.5,2.5*37$BDGSA,A,3,06,09,3.3,2.2,2.5,2.5*2E$GPGSV,3,1,10,02,46,336,42,04,44,039,37,05,50,246,34,10,58,022,*7B$GPGSV,3,2,10,12,30,285,41,13,21,056,17,36,129,23,01,038,*73$GPGSV,3,3,10,25,11,309,34,26,12,183,*7F$BDGSV,2,1,8,01,48,129,03,46,233,04,31,109,06,59,348,35*5A$BDGSV,2,2,8,07,13,165,08,55,173,09,54,296,36,10,04,186,*50原始观测量输出请参考北斗差分模块二进制数据格式。2.2.2 输入语句D302模块具有输出模式切换、定位模式切换、NMEA串口波特率设置、NMEA 输出语句更新率与开关设置等功能,可通过上位机给模块发送相应的控制指令即 可启动相应的功能。注意模块上电后的1秒内为自检时间,不响应任何输入语句, 输入语句必须在模块上电1秒后发送。建议两次输入语句发送的间隔大于2秒。1)输出模式切换指令 用户通过NMEA串口给模块发送输出模式切换指令可完成输出模式切换功能,具体功能及相应指令如表2-4(表示两个字节0x0D和0x0A)。表2-4 输出模式切换指令工作模式指令输出NMEA$CCSUA,1,3*45输出二进制原始观测量$CCSUA,4,3*40原始观测量输出说明:D302模块在切换到原始观测量输出时,内部需要复位, 会重新捕获跟踪卫星,因此,需要等待一段无输出时间。如下表所示: 电文类型说明30011.每秒无条件输出一次。2.收到TOW,则输出TOW。3.收到WN,则输出WN。4.TOW收到后伪距才有效。5.TOW收到3-5秒后有有效的载波相位观测量时,输出相应通道的观测量。30021.定位之后,每秒一次。30031.收到TOW之后,输出3003。但是需要注意的是,同一秒输出的3003 不止一条。例如如果当时,已经收到2个卫星的星历的话,就会输出2 条,如果什么都没收到的话,就输出0条,也就是没有3003了。2.定位之前,偶数秒发一次3003。3.定位时,无论奇偶数秒,都会强制发一次。4.定位后,2分钟的整数时刻发一次,例如10:02、10:04。主意这里 是GPS时,不是UTC时,需要扣除闰秒效应。 1.收到TOW之后,UTC或电离层两个参数之一有效时,会发一次。 3004 2.如果GPS和BD2,都满足条件1的话,一次会有两条3004。3.其他时刻条件与3003相同。2)定位模式切换指令 用户通过NMEA串口给模块发送模式切换指令可完成定位模式切换功能,具体功能及相应指令如表2-5(表示两个字节0x0D和0x0A)。指令发送 后可从RMC或GGA语句上报的标识符判断当前的工作模式(GN为双模、BD为单 北斗、GP为单GPS)。表2-5 定位模式切换指令3)波特率设置指令 用户通过NMEA串口给模块发送波特率设置指令可完成波特率切换功能,具体功能及相应指令如表2-6(表示两个字节0x0D和0x0A)。注意双模 工作模式下,卫星较多的时候4800波特率(在1Hz输出频率的时候)有可能输出数据不完整,建议选择合适的波特率(如9600bps1Hz)。表2-6 波特率设置指令波特率(bps)指令4800(仅NMEA)$PCAS01,0*1C9600$PCAS01,1*1D19200$PCAS01,2*1E38400$PCAS01,3*1F57600$PCAS01,4*18115200$PCAS01,5*19 4)语句输出更新率设置指令 用户通过NMEA串口给模块发送输出语句更新率指令可完成NMEA语句输出更新率切换功能,具体功能及相应指令如表2-7(表示两个字节0x0D和0x0A)。注意双模工作模式下,卫星较多的时候2Hz的输出频率(波特率为9600 的时候)有可能输出数据不完整,建议选择合适的输出频率(如9600bps1Hz)。 在原始观测量输出模式下,需要将波特率先调整到115200bps,然后才能设置更新 率为2Hz(3001电文和3002电文支持)。表2-7 语句输出更新率设置指令(举例)语句更新周期(ms)指令500$PCAS02,500*1A1000$PCAS02,1000*2E2000$PCAS02,2000*2D3000$PCAS02,3000*2C4000$PCAS02,4000*2B5)语句开关设置指令用户通过NMEA串口给模块发送输出语句开关指令可关闭或打开相应的NMEA语句,并且可同时调整输出语句的频率,具体功能及相应指令如表2-8(表示两个字节0x0D和0x0A)。表2-8 语句开关设置指令(举例)输出频率操作语句指令0s关闭所有语句$CCRMO,3,*4F0s关闭GGA$CCRMO,GGA,1,*0C0s关闭GLL$CCRMO,GLL,1,*0A0s关闭GSA$CCRMO,GSA,1,*180s关闭GSV$CCRMO,GSV,1,*0F0s关闭RMC$CCRMO,RMC,1,*110s关闭TXT$CCRMO,TXT,1,*151s打开所有语句$CCRMO,4,1.0*671s打开GGA$CCRMO,GGA,2,1.0*201s打开GLL$CCRMO,GLL,2,1.0*261s打开GSA$CCRMO,GSA,2,1.0*341s打开GSV$CCRMO,GSV,2,1.0*231s打开RMC$CCRMO,RMC,2,1.0*3D1s打开TXT$CCRMO,TXT,2,1.0*393机械特性3.1 模块尺寸图 3-1 D302 模块封装尺寸示意图表 3-1 D302 模块封装尺寸表标注尺寸(mm)A22.4+0.6/-0.3B17.00.1C2.20.2D2.55+0.3/-0.1E1.10.1F3.80.1G1.10.1H2.85+0.3/-0.1K0.70.1L0.80.1M0.80.1说明:采用邮票孔封装3.2 管脚定义图3-2 D302模块管脚示意图表格3-2 D302模块管脚定义 管脚信号名方向电平标准描述1TXD2O0-3.6V串口2发送(预留)2RXD2I0-3.6V串口2接收(预留)3TXD1O0-3.6V串口1发送:NMEA数据输出、原始观测量输出、软件版本升级、状态输出等4RXD1I0-3.6V串口1接收:RTCM数据、控制命令接收、软件版本升级等5PWR-DWNI0-3.6V模块休眠使能管脚,低电平可使模块进入休眠模式,高电平恢复正常工作,模块内部上拉6VCC3.0-3.6V主电源7GND地8VCC_OUTOVCC模块电源监测管脚,输出VCC电压值,外部可监测模块电源是否正常9GPIO1I/O0-3.6V通用I/O(预留)10nRESETI0-3.6V外部复位,低电平有效11V_BCKPI1.8V-3.6V备份电源输入,模块内部设计有充电电路,推荐外部采用可充电电池12nBOOTI0-3.6V备用的管脚,目前该管脚不与模块内部连接13GND地14GND地15GND地16RF_INI天线输入17GND地18VCC_RFOVCC电压输出,可与19脚短接(建议串联一个10欧姆限流电阻),由模块对天线进行供电19V_ANTI天线供电输入端,模块内部通过电感与16脚连接如选择模块内部给天线供电,则该管脚与18脚短接;如选择外部电源给天线供电,则将外部供电电源连接到该管脚(建议串联一个10欧姆限流电阻)20AADET_NI0-3.6V天线检测状态输入管脚(预留)21GPIO2I/O0-3.6V通用I/O(预留)22FWDI0-3.6V备用的管脚,前进后退信号,目前该管脚不与模块内部连接23SPEEDI0-3.6V备用的管脚,车速脉冲信号,目前该管脚不与模块内部连接24USB_VDDI备用的管脚,USB电源管脚,目前该管脚不与模块内部连接25USB_DMI/O备用的管脚,USB数据管脚,目前该管脚不 与模块内部连接26USB_DPI/O备用的管脚,USB数据管脚,目前该管脚不 与模块内部连接27GPIO3I/O0-3.6V通用I/O(预留)281PPSO0-3.6V秒脉冲输出4电气和温度特性4.1 模块直流特性4.1.1 极限工作条件表4-1 极限工作条件参数符号最小值最大值单位主电源输入电压VCC5.0V备份电源输入电压V_BCKP5.0V天线供电输入电压V_ANT5.5VIO输入电压VIO-0.55.0V。 注:超过最大极限值使用可能导致模块永久损坏。4.1.2 推荐工作条件参数符号最小值典型值最大值单位主电源输入电压VCC3.03.33.6V备份电源输入电压V_BCKP1.83.33.6V天线供电输入电压V_ANT3.35.0VIO输入高电平VIH2.4VIO输入低电平VIL0.8VIO输出高电平VOH2.7VIO输出低电平VOL0.4V表4-2 推荐工作条件注:不建议超过推荐工作条件使用,长时间超出推荐工作条件使用可能会影响产品可靠性。4.2 焊接温度曲线模块焊接温度曲线和相关说明如图4-1和表4-3所示: 图4-1 SMT温度曲线表4-3 SMT温度参数表Profile FeaturePb-Free AssemblyAverage Ramp-up Rate (TSmax to TP)3 /second max.-Temperature Min (TSmax)-Temperature Max (TSmax)-Temperature Max (tsmin-tsmax)150 200 60-120 secondsTime maintained above:-Temperature (TSL)-Time (tL)217 60-150 secondsPeak-classification Temperature (TP)*260 + 0/-5 *第 23 页 共 23 页Time within 5of actual Peak Temperature (tP)30* secondsRamp-Down Rate6 /seconds max. Time 25 to Peak Temperature*Tolerance for peak profile temperature (Tp) is defined as a supplierminimum and a user maximum.*Tolerance for time at peak profile temperature (tp) is defined as a supplier minimum and a user maximum.5注意事项5.1 天线供电若选择有源天线作为模块的信号接收前端,需对天线进行供电,天线供电可 选择在模块上实现,也可在终端上实现。在模块上对天线供电的注意事项如下: 模块的第19脚V_ANT为天线供电输入端,模块内部通过电感与第16脚RF_IN 连接;模块的第18脚VCC_RF可作为天线供电输出,内部与VCC连接,若选择18 与19脚连接的方式对天线供电,建议串联一个10欧姆的大功率(0805以上封装)电阻,避免天线短路时对模块造成损坏,如图5-1所示。若选择外部电源送到19 脚V_ANT给天线供电,也建议串接一个10欧姆的大功率电阻,避免天线短路时对 外部电源电路造成损坏,如图5-2所示。若能确保天线不短路,可直接短接第18、第19脚对天线供电。 若选择终端给天线供电或选用无源天线作为模块的信号接收前端,则第18和第19脚需保持悬空。图5-1 使用模块内部的天线供电电源5.2 静电防护图5-2 外部电源给天线供电模块上的射频电路包含静电敏感器件,焊接、安装和运输过程中请注意静电防护,请不要用裸手直接碰触RF_IN管脚,否则可能会导致模块损坏。5.3 PCB 设计建议产品应用时送给第16脚RF_IN的连接线需要进行50的阻抗匹配,走线不要 走直角和锐角,尽量不要更换信号层,而且连接线下面相邻层最好有完整的地平 面,如图5-3所示,至少保证标识区域对应下面一层的区域要有完整的地平面。 5.4 复位接图5-3 第16脚RF_IN连接线设计示意图为保证模块的正常工作,建议上电后等VCC电压稳定50ms,然后对模块复位,复位低电平需保持1ms以上,如图5-4所示。关于上电复位的进一步说明:图5-4 复位接口时序 若模块上电过程不稳或上电时间过长(如图5-5、5-6),有可能导致模块不正常工作,串口无数据输出,此时需要对模块进行一次外部复位,模块即能正常工 作。上电过程不稳通常是由于终端其他模块

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