硬件开发手册

硬件开发手册

CTL02系列

LTECAT1系列

版本：VI.0

日期：2023-01-16

天翼物联科技有限公司

天翼物联科技有限公司

ESurfingloTTechCo.,Ltd

申明

若接收天翼物联科技有限公司（以下称为“天翼物联”）的此份文档，即表示您

已经同意以下条款。若不同意以下条款，请停止使用本文档。

本文档归天翼物联科技有限公司所有，保留任何未在本文档中明示授予的权利。

文档中涉及天翼物联的专有信息。未经天翼物联事先书面许可，任何单位和个人不

得复制、传递、分发、使用和泄漏该文档以及该文档包含的任何图片、表格、数据及

其他信息。

本产品符合有关环境保护和人身安全方面的设计要求，产品的存放、使用和弃

置应遵照产品手册、相关合同或者相关法律、法规的要求进行。

本公司保留在不预先通知的情况下，对此手册中描述的产品进行修改和改进的权利；同

时保留随时修订或收回本手册的权利。

修订记录

版本编写人发布日期说明

1.0陈家亮2023.1.16初始版本

目录

目录............................................................................2

1、弓I言.........................................................................4

1.1相关文档.............................................................................4

2、综述.........................................................................5

2.1主要性能规格.........................................................................6

2.2功能框图.............................................................................9

3、应用接口....................................................................10

3.1引脚.................................................................................11

3.1.1引脚分配图.....................................................................11

3.1.2引脚描述.......................................................................12

3.2工作模式.............................................................................16

3.2.1正常模式.......................................................................16

3.2.2飞行模式.......................................................................17

3.2.3休眠模式.......................................................................17

3.3电源设计.............................................................................18

3.3.1模组电源工作特性..............................................................18

3.3.2减少电压跌落...................................................................18

3.4开机/关机............................................................................19

3.4.1开机...........................................................................19

3.4.2关机...........................................................................20

3.5复位.................................................................................21

3.6串口.................................................................................22

3.6.1主串口.........................................................................23

3.6.2调试串口&辅助串口.............................................................24

3.6.3串口电平转换..................................................................24

3.7USB接口.............................................................................25

3.8USBBOOT功能（紧急下载模式）.........................................................26

3.10模拟语音接口（CTL02-G&CTL02-SP3支持）.............................................26

3.11PCM和I2C接口*.....................................................................27

3.11USIV接口...........................................................................28

3.11.1USIM管脚.....................................................................29

3.11.2USIM接口电路................................................................29

3.11.3USIM设计要求................................................................30

3.12ADC接口............................................................................30

3.13网络状态指示........................................................................30

3.14STATUS接口.........................................................................32

4、射频特性...................................................................33

4.1射频参考电路.........................................................................33

4.2RF射频工作频率......................................................................34

4.3RI；接收灵敏度........................................................................35

4.4RF输出功率..........................................................................35

5、电气特性....................................................................36

5.1极限电压范围.........................................................................36

5.2接口工作状态特性.....................................................................36

5.3模组功耗范画.........................................................................37

5.4ESD特性.............................................................................37

5.5环境可靠性..........................................................................38

6、机械尺寸...................................................................40

6.1模组机械尺寸........................................................................40

6.2产品推荐PCB封装...................................................................42

7、存储、生产和包装...........................................................43

7.1存储.................................................................................43

7.2生产焊接.............................................................................44

7.3包装.................................................................................45

8、附录：术语缩写.............................................................47

1＞引言

本文档定义了CTL02系列无线通讯物联网模组的硬件接口规范、RF性能、电气特性及机

械规范等方面的信息，通过此文档的帮助，结合我们的模组产品资料，客户可以快速理解CTL02

系列模组的硬件功能并应用到无线产品设计。

1.1相关文档

《CTL02CAT1ATCommandManual》

《CTL02开发板测试操作指导》

(CTL02参考设计》

如需技术支持或详细资料技术文档，请随时与我司FAE联系。

2、综述

CTL02系列是一款LTECatl的无线通讯物联网模组，支持LTE-FDD/LTE-TDI）。支持

VoLTE语音（参考下方机型兼容表）、数据通讯及具有丰富的外围接口，可为客户的应用提

供数据及语音通讯（并支持PCM）功能。

CTL02系列能满足多种M2M的应用需求，诸如4G无线高清摄像头、4G公网对讲机、4G

无线传感器、P0S机、PDA、P0C、故事机及石喇叭等等。

CTL02系列是封装贴片式模组,LCC引脚为44个,底部LGA引脚为50个,引脚总数为

94个，模组结构尺寸：17.7mmxl5.8mmx2.4mme

机型兼容表：

机型（系列）主要差异备注（内存空间）

支持GNSS

支持VOLTE语音

CTL02-GFLASH+RAM:8M+8M

支持MQTT/FFP/Phonebook/CMUX

支持有条件双卡双待

支持VoLTE语音

CTL02-SP3支持MQTT/FPP/Phonebook/CMUXFLASH+RAM:8M+8M

支持有条件双卡双待

不支持VoLTE语音

CTL02-SP2支持MQTT/FrP/Phonebook/CMUXFLASH+RAM:4M+4M

仅支持双卡单待

不支持VoLTE语音

CTL02-SP1不支持MQTT/FTP/Phonebook/CMUXFLASH+RAM:2M+4M

仅支持双卡单待

2.1主要性能规格

CTL02系列模组主要性能

特征说明

■LTE-FDD：B1/B3/B5/B8

网络制式

■LTE-TDI)：B34/B38/B39/B40/B41

■VBAT供电电压范围：3.4V-4.5V

供电

■典型供电电压：3.8V

■Class3(23dBm±2dB)forLTE-FDDbands

发射功率

■Class3(23dBm±2dB)forLTE-TDDbands

■支持1.4/3/5/10/15/20MHz射频带宽

LTE特性・LTE-FDD:最大下行速率10Mbps,最大上行速率5Mbps

■LTE-TDD:最大下行速率8Mbps,最大上行速率3Mbps

■支持ECM/IPV4&IPV6/TCP/UDP/MQTT/HTTP/HTTPS/PPP/PING/FTP/SSL/NTP/NITZ

/SMTP/MMS*等协议(CTL02-G&CTL02-SP3机型)

■支持ECM/IPV4&IPV6/TCP/LDP/PING/HTTP/DNS/DHCP/PPP/NTP/NITZ等协议

网络协议

(CTL02-SP1&CTL02-SP2机型)

■支持PAP和CHAP协议

*注：SMTP协议默认关闭：

■文本与PDU模式

短消息(SMS)-点对点短信收发

'短信小区广播

■SMS存储,OJ)SIM卡

■支持双USIM/SIM卡:1.8V/3.0V

双(U)S【M卡接

CTL02-G&CTL02-SP3支持有条件双卡双待

口

CTL02-SP1&CTL02支持双卡单待

外接Codec芯片：

-支持从模式

PCM接口।■支持短帧模式

■支持16位线性编码格式

■支持1路数字音频接口

12c接口■支持标准模式最大速率100Kbps,高速模式下可达400Kbps

音频特性■支持1路模拟音频输入/输出接口

CTL02-G&

-支持噪声抑制和回音抵消算法

CTL02-SP3机型

■AT串口(M/JN_UART)

◊用于AT命令，LTE数据传输

◊波特率最大为921600bps,默认115200bps

◊支持RTS和CTS硬件流控

■Debug串匚(DBGUART)

UART接口

◊用于软件调试输出部分日志

O波特率:115200bps

■辅助串口(AUXJJART)

◊用于外部设备数据串口通信

O波特率:115200bps

■兼容USB2.0(只支持从模式)，数据传输最大达480Mbps

USB接口■用于AT命令传输、数据传输、固件调试和固件升级

■USB虚拟串口驱动，支持Linux2.6-5.4、Windows7/8/10等操作系统下使用

*

功能按键接口■开机/关机、复位接口

网络指示■NETMODE和NETSTATUS指示注册网络状态

天线接口■主天线（ANTJIAIN）50QRF特性阻抗

定位功能■支持Wi-FiScan定位，与4GLTE共用天线

-符合3GppTS27.007、3GppTS27.005定义的命令

AT命令

■增强型ATCommand

软件升级■可通过USB或者FOTA升级

■工作温度范围：-35℃~75℃

温度范围2■扩展工作温度：-40℃~85℃

・存储温度：-45・C~9（TC

■尺寸：17.7(1)x15.8(W)±0.10mm厚:2.4(H)±0.2mm

物理特性■重量：约2.0g

■器件均符合EURollS标准

注：

1、特殊CODEC芯片驱动鸵分待开发；

2、模组工作温度范围尽可能在（-35℃~75℃）,在此范围值各通讯指标均符合3GPP

标准要求。若在扩展工作温度（-40℃〜85℃）范围时，模组能够保持工作状态，

仅个别指标如输出功率笔参数可能会超出LTE、3Gpp标准的范围，当温度回归到

正常温度范围后，指标均能符合3Gpp标准要求。

2.2功能框图

ANT

***(S/C/L)▽

「ProcessorSubsystemPeripherals

SRAM/R0MUSB2.oUSB2.0

CPU64KROMUART/Debug/I2C“RT/Debug/IZC

64KROM

GPIO/W/PCMGPIO/RMPCM

ARMCortex-RS

6141Mz

F)ash+PSR.AM*SPLCAMERASPI/CAMERA

♦**S:8M+8M

AUXADC〔AUXADC

KEY/SDIO/SDKEY/SDIO/SD

Cache

32K+32KrAubib-coDECS)[MIC/RBZEIVER

|&4V-4.5V|

L」Ldj

PMIC(PMU803)VDDIOEXT

r

CommunicationSubsystem

RFTX

FDD/TDDCat1bisModem

TransceiverDSP

RFRX

RFMacro

USIM1/2(S/C)RFFE

L

工RFCircuit

26MXtalUSIMlRESETPWRKEY

模组功能框图

模组内置主要有：电源管理、基带、RF射频、存储单元、多种通讯接口及GPIO接口电

路等。

3、应用接口

模组采用LCC+LGA贴片封装，LCC引脚为44个，底部LGA引脚为50个，引脚总数为

共有94个引脚，有如下应用接口：

◊ADC接口

◊Audio模拟音频接口（CTL02-G&CTL02-SP3机型支持）

◊GPI0接口*

◊12c接口

<LTE射频接口

◊PCM接口*

◊UART接口

<USB接口

今USIM卡接口x2

◊电源供电接口

<开/关机接口

。复位接口

。工作显示状态接口

注：

*：部分接口在开发中。

3.1引脚

3.L1引脚分配图

N

re9

p2

d

—

ILJ§—QQ

u0VVSS

AASQQ§8

0WTWHWE

国

回回

GND磔圆aANT_MAIN

海

的由

MICBIASt■GND

NflC_Pt■PCM_DOUT

・nr

E反

MIC_N*®l■PCM_DIN

・

SPK_P5E工PCM_SYNC

加■

t

SPK_N6E近PCM_CLK

■置

PWRKEY7iiM商AUX_TXD

■H"”

KtSEKVtD8l®浮AUX_RXD

■・■

置

ADC19!五GND

■

■峰

GND|RESERVED

107"Hl因■

USIM1_DATA・sSTATUS

7.

理£®

USIM1_RSTaa仄VDD_EXT

:2

『

:3五

USIM1_CLKMAIN_RTS

1

asOQN2

afXX1

LHL『—

—AY——1

-LNMN-

Sl一

lH—YIvV

sIWwH

nNa

IIPOWER_PINIISIGNALJIN匚Z]GND_PINIIRESERVEDPIN

模组引脚分配图（俯视图）

注:

1、模组屏蔽盖有斜口处理标注为1脚位置，管脚定义参照上图描述；

2、模组底部89-94中心方形焊盘为GND连接到设备地网络，可用于散热考虑;

3.MATN_RTS/MATN_CTS己交叉处理，外部可直连；

4、2-6引脚仅CTL02-G&CTL02-SP3机型支持VoLTE语音功能；

5、RESERVED引脚可悬空。

3.1.2引脚描述

电源、地

引脚名引脚号10描述典型值备注

供电的电流能力

模组供电

VBAT42,43FI3.8V峰值要求不低于

正极

1.2A

用于外部电平转

VDD_EXT24F0直流电源1.8V输出1.8V50mA换或上拉不用则

悬空

1,10,27,34,

36,37,40,41

GND/供电负极/地

,45-48,70-

73,88-94

开关机、复位

引脚名引脚号10描述DC特性说明

参考3.4使用说

PWRKEY7EI开/关机键，低有效VBAT

明

RESET_N15CI复位，低有效1.8V不用则悬空

AT串口

引脚名引脚号10描述DC特性说明

MAIN_RXD17CI数据接收UART串口可接

MAIN_TXD18E0数据发送TXD,RXD,GND,若

MAIN_I)TR19EI数据终端就绪不用硬件流控，

MAIN_RI20C0振铃提示1.8V通讯电平可悬空：（模组已

MAIN_DCD21CO输出载波检测将CTSRTS硬件

MAIN_CTS22CI清除发送流控做交叉处

MAIN_RTS23EO请求发送理，外部可直连）

Debug串口

引脚名引脚号10说明DC特性默认属性

DRG_RXD38ET调试串口接收数据1.8V通讯电平

不用则悬空

DBG_TXD39E0调试串口接收数据

辅助串口

引脚名引脚号10说明DC特性默认属性

AUX_RXD28EI调试串口接收数据

L8V通讯电平不用则悬空

AUX_TXD29E0调试串口接收数据

USIM接口

引脚名引脚号10描述DC特性说明

USIMl.CLK13

E0(U)SIM时钟(U)SIM卡接口建

USIM2_CLK62L8V(U)SIM卡

议采用TVS保护，

USIM1_DATA111.8V通讯电平

10(U)SIM数据卡座到模组的走

USIM2DATA643.0V(U)SIM卡

线不能超过20cm,

USIM1_RST123v通讯电平

EO(l)SiM复位不用则悬空

USIM2_RST63

1.8V(U)SIM卡模组自动识别

USIM1_VDD14

1.8V1.8V/3.0V

F0(U)SIM供电

3.OV(U)SIM卡(U)SIM卡

USIM2_VDD65

3VIOmax:50mA

高电平有效，如

USIM1_DET79

CI(U)SIM卡检测1.8V无需热插拔功

USIM2_DET77能，不用则悬空

PCM/12c接口

引脚名引脚号10描述DC特性属性

I2C_SDA66CDI2C数据外部需1.8V±

1.8V通讯电平

I2C_SCL67CDI2C时钟拉。不用则悬空

PCM_CLK30COPCM时钟模组为主设备时

PCM_SYNC31COPCM帧同步为输出，模组为

1.8V

PCM_DIN32EIPCM数据输入从设备时为输

PCM_I)OUT33COPCM数据输出入，不用则悬空

USB接口

引脚名引脚号10描述DC特性说明

USB_DP5910差分USB线数据（正）符合USB2.0外部走线要求90

USBDN6010差分USB线数据（负）协议。差分阻抗，不

USB.VBUS61FIUSB的插入检测脚5V用则悬空

音频接口（CTL02依CTL02-SP3支持）

引脚名引脚号10描述DC特性说明

MICBIAS/NC2F0MIC偏置电压1.8V支持VoLTE语音

MIC_P/NC3功能，不用则悬

AI模拟语音话筒差分输入1.8V

MIC_N/NC4空，CTL02-SP1

SPK_P/NC5&CTL02-SP2不

A0模拟语音信号差分输出1.8V

SPK_N/NC6支持此功能；

状态指示

引脚名