M5310-E
硬件设计手册
NB-IoT 系列
版本：V1.1.0
日期：2021 年 5 月
中移物联网有限公司
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4
中移物联网有限公司
关于文档
修订记录
版本
发布日期
作者
描述
V1.0.0
2021/2/22
普建冬/罗永兵
初版
V1.1.0
2021/5/26
普建冬
- 更新了 2.2 节的产品概述；
- 更新了第 3 章的应用接口；
- 更新了 6.3 节的耗流数据。
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中移物联网有限公司
目录
服务与支持 .......................................................................................................................................................................................... 2
文档声明 .............................................................................................................................................................................................. 3
关于文档 .............................................................................................................................................................................................. 5
修订记录................................................................................................................................................................................................ 5
目录 ....................................................................................................................................................................................................... 6
表格索引 .............................................................................................................................................................................................. 8
图片索引 .............................................................................................................................................................................................. 9
1 引言 ............................................................................................................................................................................................... 10
1.1 安全须知 .................................................................................................................................................................................... 10
2 概述 ............................................................................................................................................................................................... 11
2.1 产品示意图 ............................................................................................................................................................................... 12
2.2 产品概述 .................................................................................................................................................................................... 13
2.3 系统框图 .................................................................................................................................................................................... 14
3 应用接口 ...................................................................................................................................................................................... 15
3.1 引脚分配 .................................................................................................................................................................................... 15
3.2 引脚定义 .................................................................................................................................................................................... 16
3.3 POWER 接口 ............................................................................................................................................................................. 19
3.3.1 电源接口概述 .............................................................................................................................................................. 19
3.3.2 供电参考电路 .............................................................................................................................................................. 19
3.4 UART 接口.................................................................................................................................................................................. 20
3.4.1 主串口............................................................................................................................................................................ 21
3.4.1.1 主串口特点 ..................................................................................................................................................... 21
3.4.1.2 串口参考设计 ................................................................................................................................................. 21
3.4.2 调试串口 ....................................................................................................................................................................... 22
3.4.3 串口应用 ....................................................................................................................................................................... 23
3.5 USIM 接口 .................................................................................................................................................................................. 25
3.6 Analog 接口* ............................................................................................................................................................................. 27
3.7 CONTROL 接口 ....................................................................................................................................................................... 28
3.7.1 开关机............................................................................................................................................................................ 28
3.7.2 复位接口 ....................................................................................................................................................................... 30
3.7.3 状态指示接口* ............................................................................................................................................................ 31
3.7.4 振铃状态指示接口* ................................................................................................................................................... 32
3.8 其他接口 .................................................................................................................................................................................... 33
4 工作模式 ...................................................................................................................................................................................... 34
4.1 工作模式 .................................................................................................................................................................................... 34
4.2 节电技术 .................................................................................................................................................................................... 35
5 射频特性 ...................................................................................................................................................................................... 37
6
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5.1 工作频段 .................................................................................................................................................................................... 37
5.2 传导测试数据........................................................................................................................................................................... 37
5.3 天线设计要求........................................................................................................................................................................... 38
6 电气特性和可靠性 ..................................................................................................................................................................... 39
6.1
6.2
6.3
6.4
绝对最大值 ............................................................................................................................................................................... 39
工作和存储温度 ...................................................................................................................................................................... 39
耗流 ............................................................................................................................................................................................. 40
静电防护 .................................................................................................................................................................................... 40
7 机械尺寸 ...................................................................................................................................................................................... 41
7.1 模组机械尺寸........................................................................................................................................................................... 41
7.2 推荐封装 .................................................................................................................................................................................... 42
8 存储和生产 .................................................................................................................................................................................. 43
8.1 存储 ............................................................................................................................................................................................. 43
8.2 生产焊接 .................................................................................................................................................................................... 44
8.3 包装 ............................................................................................................................................................................................. 45
9 附录 ............................................................................................................................................................................................... 46
9.1 参考文档 .................................................................................................................................................................................... 46
9.2 缩略语 ........................................................................................................................................................................................ 46
7
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表格索引
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
表
2-1：M5310-E 系列型号说明 ...................................................................................................................................................... 11
2-2：模组主要性能 .......................................................................................................................................................................... 13
3-1：引脚参数及信号状态符号定义 .......................................................................................................................................... 16
3-2：引脚描述.................................................................................................................................................................................... 17
3-3：POWER 引脚定义 .................................................................................................................................................................. 19
3-4：UART 引脚定义 ....................................................................................................................................................................... 20
3-5：USIM 引脚定义 ....................................................................................................................................................................... 25
3-6：Analog 引脚定义.................................................................................................................................................................... 27
3-7：CONTROL 引脚定义 ............................................................................................................................................................. 28
3-8：NETLIGHT 的工作状态........................................................................................................................................................ 31
3-9：RI 信号状态 .............................................................................................................................................................................. 32
4-1：工作模式.................................................................................................................................................................................... 34
5-1：射频频段.................................................................................................................................................................................... 37
5-2：RF 接收灵敏度 ........................................................................................................................................................................ 37
5-3：天线设计要求 .......................................................................................................................................................................... 38
6-1：绝对最大值 ............................................................................................................................................................................... 39
6-2：工作和存储温度范围 ............................................................................................................................................................ 39
6-3：模组耗流.................................................................................................................................................................................... 40
6-4：ESD 性能参数（温度：25℃，湿度：45%） ............................................................................................................. 40
8-1：潮湿等级.................................................................................................................................................................................... 43
9-1：参考文档.................................................................................................................................................................................... 46
9-2：缩写 ............................................................................................................................................................................................. 46
8
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图片索引
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
2–1：产品示意图 .............................................................................................................................................................................. 12
2–2：系统框图................................................................................................................................................................................... 14
3–1：M5310-E 引脚分配图 .......................................................................................................................................................... 15
3–2：供电输入参考设计 ................................................................................................................................................................ 19
3–3：主串口连接方式示意图 ....................................................................................................................................................... 21
3–4：软件调试连接图 ..................................................................................................................................................................... 22
3–5：串口参考电路 ......................................................................................................................................................................... 23
3–6：RS232 电平转换参考电路 ................................................................................................................................................. 24
3–7：6-pin SIM 卡连接器参考电路 ........................................................................................................................................... 26
3–8：开机时序图 .............................................................................................................................................................................. 28
3–9: 关机时序图 ............................................................................................................................................................................. 29
3–10：复位参考驱动电路 ............................................................................................................................................................. 30
3–11：复位按键参考设计 ............................................................................................................................................................. 30
3–12：NETLIGHT 参考电路 ........................................................................................................................................................ 31
3–13：收到 URC 信息或者短消息时 RI 时序 ......................................................................................................................... 32
4–1：功耗参考流程图 ..................................................................................................................................................................... 35
4–2：eDRX 功耗参考流程图 ........................................................................................................................................................ 36
7–1：M5310-E 机械尺寸图（单位：毫米） .......................................................................................................................... 41
7–2：M5310-E 推荐封装（单位：毫米） .............................................................................................................................. 42
8–1：印膏图 ....................................................................................................................................................................................... 44
8–2：炉温曲线................................................................................................................................................................................... 44
8–3：包装示意图 .............................................................................................................................................................................. 45
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1 引言
本文档详细介绍了 M5310-E 模组硬件接口规范、技术参数、电气特性、机械规范以及射频性能指标等，
旨在协助用户快速了解与应用模组，完成产品设计开发。
1.1 安全须知
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 概述
M5310-E 是一款基于 Hi2120 平台的工业级 NB-IoT 通信模组。它主要应用于低功耗的数据传输业务，满
足 3GPP R13/R14/R15*标准。
M5310-E 是 LCC+LGA 封装的贴片式模组，66 个引脚，尺寸仅有 19mm×18.4mm×2.2mm。M5310-E
内嵌 LwM2M/MQTT/TCP/UDP/COAP/HTTP 等数据传输协议及扩展的 AT 命令。
M5310-E 同时支持 BLE，也称低功耗蓝牙，低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成
本。
M5310-E 系列型号说明如下表。
表 2-1：M5310-E 系列型号说明
型号
芯片平台
频段
备注
M5310-E-BR
Hi2120
Band5、Band8、BLE 5.0
-
M5310-E-LR
Hi2120
Band5、Band8
-
- “*”表示此功能正在开发中；
- M5310-E 模组 RoHS 认证进行中。
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2.1 产品示意图
图 2–1：产品示意图
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2.2 产品概述
下表详细描述了模组的主要性能。
表 2-2：模组主要性能
特色
说明
供电
VBAT 供电电压范围：2.1V ~ 4.2V
推荐供电电压：3.0/3.6V
省电
PSM 模式下耗流：≤5uA
发射功率
23dBm±2dBm
USIM 接口
支持外置 SIM 卡：1.8V/3.0V
支持内置 SIM IC：1.8V/3.0V（内外置 SIM 卡不能同时使用，支持 3.0V SIM 卡
时，VBAT 供电不低于 3.0V。）
串口*
主串口：用于 AT 命令通信和数据传输
调试串口：用于软件调试、固件升级。
网络协议特性*
支持 IPv4/IPV6UDP/COAP/LWM2M/NON-IP/DTLS/TCP/MQTT/HTTP 协议
短信*
PDU 模式
点对点 MO 和 MT
数据传输特性*
⚫
Single-tone 传输，15/3.75KHz 子载波间隔：
25.2kbps（下行），15.625kbps（上行）
⚫
Multi-tone 传输，
15kHz 子载波间隔：
25.2kbps（下行），54kbps（上行）
⚫
Extended TBS/2HARQ 传输，15kHz 子载波间隔：
125kbps（下行），150kbps（上行）
OTDOA*
协议：3GPP Rel-14
ECID
协议：3GPP Rel-13
*
BLE
M5310-E-BR 支持 BLE5.0
天线接口特征阻抗
50 欧姆
物理特征
尺寸：19mm±0.2mm × 18.4mm±0.2mm × 2.2mm±0.2mm
重量：1.5g
固件升级*
串口升级/FOTA 升级*
“*”表示该功能、特性、接口、引脚名称、AT 命令或参数正在开发中，暂不支持。
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2.3 系统框图
M5310-E 模组主要包含下列功能模块，系统框图见下。
◼
◼
◼
◼
◼
◼
◼
电源管理
基带
射频
接口部分
ADC 接口
SIM 接口
射频接口
ANT
SW
VDD_IO_A
Control
RX_LB RX_MB
Filter
Filter
TX_HB
Filter
Filter
Filter
Filter
TX_LB TX_MB
RX_HB
RF
PMU
BB
32.768KHz
38.4MHz
RESET
GPIO*
ADC*
I2C*
SPI*
UART
USIM
图 2–2：系统框图
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3 应用接口
M5310-E 模组有 66 个贴片引脚。以下章节详细阐述了模组各组接口的功能：
◼
◼
◼
◼
◼
◼
POWER 接口（请参考 3.2 节）
UART 接口（请参考 3.6 节)
USIM 接口（请参考 3.5 节)
Analog 接口（请参考 3.8 节)
RF 接口（请参考第 5 章）
CONTROL 接口（请参考 3.7 节)
39
RESERVED
40
RESERVED
41
RESERVED
42
GND
43
GND
46
GND
2
UART_RXD
45
GND
1
UART_TXD
44
RESERVED
3.1 引脚分配
30
GND
29
GND
3
RESERVED
28
MAIN_ANT
4
RESERVED
27
GND
5
ADC1
47
RESERVED
48
GND
49
GND
50
GND
51
RESERVED
52
RESERVED
53
RESERVED
54
GND
55
RESERVED
56
GND
57
RESERVED
58
GND
59
RESERVED
60
RESERVED
61
RESERVED
62
GND
63
RESERVED
64
GND
65
RESERVED
66
GND
6
ADC2
7
ADC3
8
GND
9
RESERVED
10
SIM_DATA
11
VCC_SIM
26
GND
25
VBAT
24
VBAT
23
RI
22
RESERVED
21
NETLIGHT
20
RESERVED
图 例
38
RESERVED
37
RESERVED
15
RESET
36
RESERVED
17
RESERVED
35
RESERVED
14
RESERVED
34
RESERVED
18
DBG_TXD
33
RESERVED
13
SIM_RST
32
RESERVED
19
DBG_RXD
31
RESERVED
12
SIM_CLK
RESERVED
GND
RF
USIM
UART
CONTROL
POWER
Analog
16
VDD_EXT
图 3–1：M5310-E 引脚分配图
15
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3.2 引脚定义
表 3-1：引脚参数及信号状态符号定义
分类
信号类型
参数
符号
说明
AI
模拟输入信号
DI
数字输入信号
DIO
数字输入输出双向信号
PI
电源输入信号
PO
电源输出信号
IO
输入输出双向信号
SI
施密特输入信号
RF
射频信号
VIH
高电平输入电压
VIL
低电平输入电压
VOH
高电平输出电压
VOL
低电平输出电压
16
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表 3-2：引脚描述
引脚名
引脚号
类型
默认
状态
24,25
PI
-
描述
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
PI
2.1
3.0/3.6
4.2
备注
POWER
VBAT
模组主电源
电源必须能够提供
达 1A 的电流
建议用于外部 I/O
端口弱上拉，需并
联一个 2.2~4.7uF
的旁路电容。
3.0V≤VBAT≤4.2V
VDD EXT=3.0V
2.1V≤VBAT≤3.0V
VDD EXT=VBAT
VDD_EXT1
16
PO
-
模组供电输出
PO
VCC_SIM
11
PO
-
SIM 卡供电
PO
-
1.8/3.0
-
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
VOL
-
-
0.25×
VCC_SIM
VOH
0.75×
VCC_SIM
-
-
VOL
-
-
0.25×
VCC_SIM
VOH
0.75×
VCC_SIM
-
-
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
-
UART
UART_RXD
2
DI
-
接收数据
UART_TXD
1
DO
-
发送数据
DBG_RXD
19
DI
-
调试串口接收
DBG_TXD
18
DO
-
调试串口发送
VDD_EXT 电源域，
PSM 下引脚不可悬
空 2。
VDD_EXT 电源域
不用则悬空
不用则悬空
USIM
SIM_DATA
SIM_CLK
SIM_RST
10
12
13
DIO
DO
DO
-
-
-
SIM 卡数据信号
SIM 卡时钟信号
VOL
-
-
0.25×
VCC_SIM
VOH
0.75×
VCC_SIM
-
-
SIM 卡复位信号
当 VBAT 低于 3.0V
时，仅支持 1.8 V
USIM 卡；
外部 USIM 卡接口
建议使用 TVS 管进
行 ESD 保护。
RF
28
IO
-
射频主集天线
-
-
-
-
ADC1
5
AI
-
ADC 模数转换接口
-
-
-
-
ADC2
6
AI
-
ADC 模数转换接口
-
-
-
-
ADC3
7
AI
-
ADC 模数转换接口
-
-
-
-
MAIN_ANT
50 欧姆特性阻抗
Analog
不用则悬空；
电压输入范围：
0V~VBAT
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引脚名
引脚号
类型
默认
状态
描述
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
备注
CONTROL
默认输入上拉 Rpu
≈25kΩ
RESET
15
DI
-
模组复位
NETLIGHT
21
DO
-
网络状态指示
RI
23
DO
-
振铃状态指示
8,26,27,29,30,4
2,43,45,46,48~5
0,54,56,58,62,6
4,66
-
-
地
-
-
-
-
-
3,4,9,14,17,20,2
2,31~41,44,47,5
1~53,55~57,5961,63,65
-
-
保留
-
-
-
-
外部保持悬空
不用则悬空
不用则悬空
GND
GND
RESERVED
RSV
“1”表示：当 VBAT≥3V 时，VDD_EXT 以及 I/O 电压域为 3V；VBAT＜3V，VDD_EXT 及 I/O 口电压域
跟随 VBAT；
“2”表示：引脚悬空会造成 PSM 功耗偏高；推荐连接方式见 3.4.3 部分。
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3.3 POWER 接口
3.3.1 电源接口概述
M5310-E 提供了两个 VBAT 接口用于外部供电。
下表是 VBAT 接口描述。
表 3-3：POWER 引脚定义
引脚名
引脚号
类型
默认
状态
VBAT
24,25
PI
-
描述
模组主电源
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
-
2.1
3.6
4.2
备注
电源必须能够提供
达 1A 的电流
3.3.2 供电参考电路
电源设计对模组的性能至关重要，必须选择能够提供至少 1A 电流能力的电源为模组供电。M5310-E 可使
用低静态电流的 LDO 作为供电电源，也支持锂亚电池供电；其电源输入电压范围应为 2.1~4.2V。模组在数据
传输工作中，必须确保电源电压跌落不低于模组最低工作电压 2.1V。为了确保更好的电源供电性能，在靠近
模组 VBAT 输入端，建议并联一个低 ESR（ESR=0.7Ω）的 100uF 的钽电容，以及 100nF、100pF 和 22pF
的滤波电容（22pF 最靠近电源引脚）
。同时，建议在靠近 VBAT 输入端增加一个 TVS 管以提高模组的浪涌电
压承受能力。原则上，VBAT 走线越长，线宽越宽。VBAT 输入端参考电路如下图所示。
VBAT
Module
(DCE)
VBAT
D1
NSPM2051MUT5G
+
C1
100µF
C2
C3
C4
100nF
100pF
22pF
GND
GND
图 3–2：供电输入参考设计
19
中移物联网有限公司
3.4 UART 接口
模组设有两个串口：主串口和调试串口。模组作为 DCE（Data Communication Equipment），并按照传
统的 DCE-DTE（Data Terminal Equipment）方式连接。
主串口：
- UART_TXD：发送数据到 DTE 设备的 RXD 端；
- UART_RXD：从 DTE 设备 TXD 端接收数据；
- RI : 振铃提示。
调试串口：
- DBG_TXD：发送数据到 DTE 的串口；
- DBG_RXD：从 DTE 的串口接收数据。
串口逻辑电平如下表所示。
表 3-4：UART 引脚定义
类型
默认
状态
2
DI
-
接收数据
UART_TXD
1
DO
-
发送数据
DBG_RXD
19
DI
-
调试串口接收
DBG_TXD
18
DO
-
调试串口发送
引脚名
引脚号
UART_RXD
描述
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
备注
VDD_EXT 电源域，
PSM 下引脚不可悬
空。
VDD_EXT 电源域
不用则悬空
不用则悬空
20
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3.4.1 主串口
3.4.1.1 主串口特点
8 个数据位，无奇偶校验，一个停止位。
支持波特率如下：2400bps，4800bps，9600bps，57600bps，115200bps，230400bps，
460800bps，921600bps，2000000bps。
3.4.1.2 串口参考设计
串口请参考如下的连接方式。
Application Device
(DTE)
Module
(DCE)
TXD
RXD
RXD
TXD
RI
RING
GND
GND
图 3–3：主串口连接方式示意图
21
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3.4.2 调试串口
调试串口：
-
数据线：DBG_TXD 和 DBG_RXD；
调试口仅用作软件调试，波特率配置为 921600bps；
串口会自动向外面输出 log 信息；
Log 信息需要专门的软件抓取解析。
调试串口连线参考如下方式连接。
Application Device
(DTE)
Module
(DCE)
DBG_TXD
RXD
DBG_RXD
TXD
GND
GND
图 3–4：软件调试连接图
22
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3.4.3 串口应用
串口电路参考设计如下。
Module
VDD_EXT
MCU
R1
1K
RXD
TXD
RI
UART_TXD
1K
1K
GND
UART_RXD
GND
GND
图 3–5：串口参考电路
1. PSM 状态下，模组 UART_RXD 不能悬空，建议预留 2MΩ电阻上拉至 VDD_EXT；
2. 当 VCCIHMIN< VDD_EXTVCC 或 VDD_EXT< VCCIHMIN，建议使用
额外的电平转换电路；
3.
当 VCC> VDD_EXT 时，PSM 下，MCU_RXD 配置成浮空输入（输入上拉或者下拉都容易造成漏
电）;
4.
串口电平不匹配或模块 UART_RXD 悬空，都容易造成 PSM 功耗偏高，请严格按照推荐电路进行
设计。
23
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下图为标准 RS232 接口和模组之间连接图。
RS232 Transceiver
28
25
1
Module
3
24
23
TXD
22
19
GND
17
16
21
RXD
20
18
3V
13
C1+
C1C2+
C2T1IN
T2IN
T3IN
T4IN
TSIN
V+
GND
VCC
VT4OUT
T2OUT
T3OUT
T1OUT
T5OUT
27
2
GND
26
3V
4
GND
10
6
7
5
12
/R1OUT
R1OUT
R1IN
R2OUT
R2IN
R3OUT
R3IN
ONLINE
/STATUS
/SHUTDOWN
8
9
11
6
15
7
14
8
9
1
2
3
4
5
TO PC Serial Port
GND
图 3–6：RS232 电平转换参考电路
24
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3.5 USIM 接口
表 3-5：USIM 引脚定义
引脚名
引脚号
VCC_SIM
11
SIM_DATA
SIM_CLK
SIM_RST
10
12
13
类型
默认
状态
PO
-
DIO
DO
DO
-
-
-
描述
SIM 卡供电
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
-
-
1.8/3.0
-
VOL
-
-
0.25×
VCC_SIM
VOH
0.75×
VCC_SIM
-
-
VOL
-
-
0.1×
VCC_SIM
VOH
0.75×
VCC_SIM
-
-
VIL
-0.3
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.25×
VCC_SIM
VOH
0.75×
VCC_SIM
-
-
SIM 卡数据信号
SIM 卡时钟信号
SIM 卡复位信号
备注
-
当 VBAT 低于 3.0V
时，仅支持 1.8 V
USIM 卡；
外部 USIM 卡接口
建议使用 TVS 管进
行 ESD 保护。
对于 M5310-E 模组，有两种方式使用 SIM 卡，一是采用模组外部 SIM 卡，另一种是使用模组内部的 SIM
卡，内部 SIM 卡需要向我方市场经理沟通开卡，但注意这两种方式不可以同时使用，无法通过软件进行切
换。
内部 SIM 卡的尺寸有两种规格可以选择，5*6mm QFN-8 封装的 SIM 卡和 2*2mm QFN-8 带空中写卡功
能的 SIM 卡；内部 SIM 卡对于需要设计小巧型的产品有很大的好处，不需要外接 SIM 卡，就可以满足其发送
短信及数据传输功能。
SIM 卡接口由模组内部供电，不需要外接电源，支持 1.8V/3.0V SIM 卡供电。当 VBAT 低于 3.0V 时，仅支
持 1.8 V USIM 卡。
25
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6-pin SIM 卡连接器参考电路如下。
Module
GND
100nF
VCC_SIM
SIM_RST
22R
SIM_CLK
22R
SIM_DATA
22R
33pF
33pF
VCC
GND
RST
VPP
CLK
IO
33pF
TVS
GND
GND
图 3–7：6-pin SIM 卡连接器参考电路
为了保证 SIM 卡在应用中的可靠性和可用性，请按照以下标准进行 SIM 卡电路设计：
− 布局时尽可能的将 SIM 卡靠近模组，走线长度尽可能小于 200mm；
− SIM 卡信号线远离 RF 和 VBAT；
− 确保模组和 SIM 卡连接器之间短而宽，接地宽度不小于 0.5mm，以保持相同的电位。VCC_SIM 的
去耦电容小于 1uf，必须靠近 SIM 卡连接器；
− 为避免 DATA 和 CLK 之间的串扰，应保持 3 倍线宽间距，尽量对其包地处理进行屏蔽；
− 为增强 SIM 卡稳定性，如果走线过长，建议 SIM_DATA 引脚预留上拉电阻至 VCC_SIM；
− 为了提供良好的 ESD 保护，建议添加 TVS 二极管阵列。最重要的规则是将 ESD 保护装置放置在靠
近 SIM 卡连接器处，并确保被保护的 SIM 卡接口信号线首先通过 ESD 保护装置，然后通向模组。
22Ω 电阻应在模组和 SIM 卡之间串联连接，抑制 EMI 杂散传输，增强 ESD 保护。SIM 卡外围电路
应该靠近 SIM 卡连接器，将所有信号线上的旁路电容放置在 SIM 卡附近，以改善 EMI 抑制效果。
26
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3.6 Analog 接口*
模组提供三路 12（bit）位 ADC 接口测量电压值，该接口在 Active 模式和 Idle 模式下工作。其引脚定义
如下表所示。
表 3-6：Analog 引脚定义
类型
默认
状态
5
AI
-
ADC2
6
AI
ADC3
7
AI
引脚名
引脚号
ADC1
描述
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
ADC 模数转换接口
-
-
-
-
-
ADC 模数转换接口
-
-
-
-
-
ADC 模数转换接口
-
-
-
-
备注
不用则悬空；
电压输入范围：
0V~VBAT
“*”表示此功能正在开发中。
27
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3.7 CONTROL 接口
表 3-7：CONTROL 引脚定义
类型
默认
状态
15
DI
-
模组复位
NETLIGHT
21
DO
-
网络状态指示
RI
23
DO
-
振铃状态指示
引脚名
引脚号
RESET
描述
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
VIL
-
-
0.8
VIH
2.0
-
3.6
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
VOL
-
-
0.4
VOH
2.4
-
-
备注
默认输入上拉 Rpu
≈25kΩ
不用则悬空
不用则悬空
3.7.1 开关机
模组 VBAT 上电后，外部控制 RESET 输入不被拉低，可实现自动开机。
（Delay 时间仅供参考）
＜100ms
VBAT
RESET
图 3–8：开机时序图
28
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当模组 VBAT 引脚切断供电时模组关机。
VBAT
Delay>5ms
RESET
图 3–9:
关机时序图
29
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3.7.2 复位接口
M5310-E 通过拉低 RESET 引脚一定时间实现模组复位。实现复位的低电平持续时间要求
100ms~150ms。
推荐电路如下。
RESET
4.7K
Reset pulse
47K
图 3–10：复位参考驱动电路
客户也可以使用按键控制 RESET 引脚。
S1
RESET
TVS
Close to S1
图 3–11：复位按键参考设计
30
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3.7.3 状态指示接口*
NETLIGHT 引脚信号可以用来指示网络的状态，该引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 3-8：NETLIGHT 的工作状态
NETLIGHT 高低电平状态
模组工作状态
持续低电平(灯灭)
模组没有运行或者模组未注册到网络
高电平（灯亮）
模组注册到网络
Module
1K
VBAT
NETLIGHT
4.7K
47K
图 3–12：NETLIGHT 参考电路
“*”表示此功能正在开发中。
31
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3.7.4 振铃状态指示接口*
模组 RI 引脚在收到短消息和 URC 上报时的指示信号如下。
表 3-9：RI 信号状态
模组状态
RI 信号状态
待机
低电平
短信
当收到短消息时，RI 变为高电平，持续 120ms，再变为低电平。
URC
特定的 URC 信息上报时，会触发 RI 拉高 120ms。
HIGH
Idle
120ms
LOW
RI
图 3–13：收到 URC 信息或者短消息时 RI 时序
“*”表示此功能正在开发中。
32
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3.8 其他接口
引脚名
GND
RSV
引脚号
8,26,27,29,30,4
2,43,45,46,4850,54,56,58,62,
64,66
3,4,9,14,17,20,2
2,3141,44,47,5153,55-57,5961,63,65
类型
默认
状态
-
-
-
-
描述
参数
最小(V)
典型(V)
最大(V)
备注
地
-
-
-
-
-
保留
-
-
-
-
外部保持悬空
33
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4 工作模式
本章简要叙述模组的不同工作模式。
4.1 工作模式
下表简要地叙述了模组工作模式。
表 4-1：工作模式
模式
功能
Active
正常工作模式
Idle
PSM
模组处于活动状态；所有功能正常可用，可以进行数据发送和接收；模组在此模式下
可切换到 Idle 模式或 PSM 模式。
模组处于浅睡眠状态，网络处于连接状态，可接受寻呼消息。模组在此模式下可切换
至 active 模式或者 PSM 模式。
模组只有 RTC 工作，网络处于非连接状态，不可接受寻呼消息。当 DTE （Data
Terminal Equipment）主动发送数据或者定时器 T3412（与周期性更新相关）超时
后，模组将被唤醒。
34
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4.2 节电技术
NB-IoT 主要用到两种节电技术，分别是 PSM（Power Saving Mode）和 eDRX（Extended DRX)。
PSM 主要目的是降低模组功耗，延长电池的供电时间。下图显示了模组在不同模式下的功耗。
Current
Consumption
图 例
ACTIVE
RECEIVE
IDLE
PSM
SEND
Active
...
IDLE
PSM
PSM
T3324
T3412
TAU
...
Time
图 4–1：功耗参考流程图
模组进入 PSM 的过程如下：模组在与网络端建立连接或跟踪区更新（TAU）时，会在请求消息中申请进
入 PSM，网络端在应答消息中配置 T3324 定时器数值返给模组，并启动可达定时器。当 T3324 定时器超时
后，模组进入 PSM。模组在针对紧急业务进行连网或进行公共数据网络初始化时，不能申请进入 PSM。
当模组处于 PSM 模式时，将关闭大部分连网活动，包括停止搜寻小区消息、小区重选等。但是 T3412 定
时器（与周期性 TAU 更新相关）仍然继续工作。
进入 PSM 后，网络端将不能寻呼模组，直到下次模组启动连网程序或 TAU 时，才能发起寻呼。
模组有两种方式退出 PSM，一种是 DTE 主动发送上行数据，模组退出 PSM；另一种是当 T3412 定时器
超时后，TAU 启动，模组退出 PSM。
35
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Current
Consumption
图 例
ACTIVE
RECEIVE
IDLE
DRX周期
PSM
SEND
Active
...
IDLE
PSM
...
Time
PTW
eDRX周期
（20.48s-2.92H）
图 4–2：eDRX 功耗参考流程图
eDRX（增强型不连续接收）技术，是通过延长 DRX 的时间，减少了终端的 DRX 次数和频率，从而达到
节电的目的。eDRX 可工作于空闲模式和连接模式。在连接模式下，eDRX 把接收间隔扩展至 10.24 秒；在空
闲模式下，eDRX 将寻呼监测和 TAU 更新间隔扩展（扩展时间参考 AT 手册或者 3GPP 协议）。节电效果相比
PSM 要差些，但相对于 PSM，eDRX 提高了下行通信链路的可到达性，较为适合保持长连接等的应用。
36
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5 射频特性
本章主要介绍 M5310-E 模组的射频特性。
工作频段
传导测试数据
◼ 天线设计要求
◼
◼
5.1 工作频段
模组的工作频段如下表所示。
表 5-1：射频频段
频段
发射
接收
Band8
925MHz~960MHz
880MHz~915MHz
Band5
865MHz~894MHz
824MHz~849MHz
BLE
2400MHz~2483.5MHz
2400MHz~2483.5MHz
5.2 传导测试数据
表 5-2：RF 接收灵敏度
频段
单传下的传导灵敏度
128 次重传下的 RF 传导灵敏度
Band8
-114dBm
-130dBm
Band5
-114dBm
-130dBm
BLE
-
-70dBm（理论值）
37
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5.3 天线设计要求
天线设计指标需求如下表所示。
表 5-3：天线设计要求
频率范围
824MHz-960MHz；2400MHz~2483.5MHz
增益
≥1dBi；≥2.5dBi
阻抗
50Ω
VSWR 推荐值
≤2
38
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6 电气特性和可靠性
本章主要介绍模组的电气特性和可靠性，包括：
◼
◼
◼
◼
绝对最大值
工作和存储环境
耗流
ESD 特性
6.1 绝对最大值
下表所示是模组数字、模拟引脚的电源供电电压最大耐受值。
表 6-1：绝对最大值
参数
最小
最大
单位
VBAT
-0.3
4.25
V
数字引脚处电压
-0.3
4.25
V
模拟引脚处电压
-0.3
4.25
V
关机模式下数字/模拟引脚处电压
-0.25
0.25
V
6.2 工作和存储温度
下表所示为模组工作温度和存储温度。
表 6-2：工作和存储温度范围
参数
最小
典型
最大
单位
正常工作温度
-35
+25
+75
℃
扩展工作温度
-40
-
+85
℃
存储温度
-45
-
+95
℃
−
−
在正常工作温度范围内，模组的相关性能满足 3GPP 标准要求；
在扩展工作温度范围时，模块仍能保持正常工作状态，具备短信、数据传输等功能，不会出现不可
恢复的故障；射频频谱、网络基本不受影响。仅个别指标如输出功率等参数的值可能会超出 3GPP
标准的范围。当温度返回至正常工作温度范围时，模块的各项指标仍符合 3GPP 标准。
39
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6.3 耗流
模组耗流值如下表所示。
表 6-3：模组耗流
参数
IVBAT
描述
条件
最小值
典型值
最大值
单位
PSM
睡眠状态
-
2.52
-
μA
Idle
空闲状态@DRX=1.28s
-
450
-
μA
射频发射状态（23dBm）
-
254
-
mA
射频接收状态
-
27.7
-
mA
Active
以上数据在供电电压 3.6V，频段 BAND8 下测得，均为电流均值；功耗数据仅供参考，与当前的网络、
软件配置以及模组功能相关。特别注意：电压降低，耗流增加。
6.4 静电防护
在模组应用中，由于人体静电、微电子间带电摩擦等产生的静电，通过各种途径放电给模组，可能会对模
组造成一定的损坏，因此 ESD 防护应该受到重视。在研发、生产组装和测试等过程中，尤其在产品设计中，
均应采取 ESD 防护措施。例如，在电路设计的接口处以及易受静电放电损伤或影响的点，应增加防静电保
护；生产中应佩戴防静电手套等。
下表为模组引脚的 ESD 耐受电压情况。
表 6-4：ESD 性能参数（温度：25℃，湿度：45%）
测试点
接触放电
空气放电
单位
VBAT, GND
-
-
KV
天线接口
-
-
KV
其他接口
-
-
KV
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7 机械尺寸
本章描述了模组的机械尺寸。
7.1 模组机械尺寸
图 7–1：M5310-E 机械尺寸图（单位：毫米）
41
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7.2 推荐封装
图 7–2：M5310-E 推荐封装（单位：毫米）
42
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8 存储和生产
8.1 存储
模组为湿敏产品，湿敏等级定义为 3 级。
模组拆封后需注意存储条件，具体标准请参考下表。存储时长超过下表所示车间寿命，必须烘烤后再贴片。
表 8-1：潮湿等级
潮湿等级
车间寿命（工厂环境 ≦+30℃/60% RH）
1
无限期保质，在环境≦+30℃/85% RH 条件下
2
1年
2a
4周
3
168 小时
4
72 小时
5
48 小时
5a
24 小时
6
强制烘烤后使用；烘烤后的模组，必须在规定时限内完成贴片。（具体时限以标签所示为准）
−
−
模组包装无法承受高温烘烤，烘烤前请移除模组包装；短时间的烘烤，请参照 IPC/JEDECJ-STD033 规范执行；
模组存储与烘烤相关的详细标准请参考《中移物联网智能模组部通信模组贴片应用指导》。
43
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8.2 生产焊接
用印刷刮板在网板上印刷锡膏，使锡膏通过网板开口漏印到 PCB 上，印刷刮板力度需调整合适，为保证
模组印膏质量，M5310-E 模组焊盘部分对应的钢网厚度应为 0.23mm。
图 8–1：印膏图
为避免模组反复受热损伤，建议客户 PCB 板第一面完成回流焊后再贴中移物联网模组。推荐的炉温曲线
图如下图所示。
图 8–2：炉温曲线
44
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8.3 包装
M5310-E 模组用卷带包装，并用真空密封袋将其封装。每个卷带包含 500 个 M5310-E 模组，卷带直径
330 毫米，每箱四个卷带。
图 8–3：包装示意图
45
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9 附录
9.1 参考文档
表 9-1：参考文档
序号
文档名称
备注
[1]
M5310-E_AT Commands Reference Guide
通信模组外围 PCB 设计手册
AT 命令使用手册
[2]
无
9.2 缩略语
表 9-2：缩写
缩写
描述
ADC
Analog-to-Digital Converter
DCE
Data Communications Equipment (typically module)
DTE
Data Terminal Equipment (typically computer, external controller)
eDRX
Extended DRX
H-FDD
Half Frequency Division Duplexing
I/O
Input/Output
IC
Integrated Circuit
Imax
Maximum Load Current
Inorm
Normal Current
kbps
Kilo Bits Per Second
LED
Light Emitting Diode
NB-IoT
Narrow Band Internet of Things
PCB
Printed Circuit Board
PSM
Power Saving Mode
RF
Radio Frequency
RoHS
Restriction of Hazardous Substances
RTC
Real Time Clock
RX
Receive Direction
USIM
Universal Subscriber Identification Module
SMS
Short Message Service
TAU
Tracking Area Update
TE
Terminal Equipment
TX
Transmitting Direction
UART
Universal Asynchronous Receiver &Transmitter
URC
Unsolicited Result Code
VSWR
Voltage Standing Wave Ratio
Vmax
Maximum Voltage Value
Vnorm
Normal Voltage Value
Vmin
Minimum Voltage Value
VIHmax
Maximum Input High Level Voltage Value
46
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缩写
描述
VIHmin
Minimum Input High Level Voltage Value
VILmax
Maximum Input Low Level Voltage Value
VILmin
Minimum Input Low Level Voltage Value
VImax
Absolute Maximum Input Voltage Value
VImin
Absolute Minimum Input Voltage Value
VOHmax
Maximum Output High Level Voltage Value
VOHmin
Minimum Output High Level Voltage Value
VOLmax
VOLmin
Maximum Output Low Level Voltage Value
Minimum Output Low Level Voltage Value
47
