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SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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Smart Machine Smart Decision
SIM7020 硬件设计手册
版本：
1.00
日期：
2018-01-15
状态：
初稿
文档控制号：
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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文档名称：
前言
D
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感谢使用 SIMCom 提供的 SIM7020 系列模块。本产品具有标准 AT 命令接口，可以提供 NB、短消
息、数据传输等业务。使用前请仔细阅读用户手册，您将领略其完善的功能和简洁的操作方法。
此模块主要用于语音或者数据通讯，本公司不承担由于用户不正常操作造成的财产损失或者人身伤
害责任。请用户按照手册中的技术规格和参考设计开发相应的产品。同时注意使用移动产品应该关注的
一般安全事项。
在未声明之前，本公司有权根据技术发展的需要对本手册内容进行修改。
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版权声明
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本手册版权属于 SIMCom，任何人未经我公司书面同意复制、引用或者修改本手册都将承担法律责
任。
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
2
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
目录
目录 ........................................................................................................................................................................... 3
表格索引 ................................................................................................................................................................... 5
图片索引 ................................................................................................................................................................... 6
版本历史 ................................................................................................................................................................... 7
绪论 .................................................................................................................................................................... 8
1.1
模块综述 .................................................................................................................................................. 8
1.2
接口概述 .................................................................................................................................................. 8
1.3
模块框图 .................................................................................................................................................. 8
1.4
主要特性 .................................................................................................................................................. 9
2
封装信息 ...........................................................................................................................................................11
2.1
引脚分布图 .............................................................................................................................................11
2.2
引脚描述 ................................................................................................................................................ 13
2.3
机械尺寸 ................................................................................................................................................ 15
2.4
推荐 PCB 封装尺寸 ............................................................................................................................... 16
3
应用接口 .......................................................................................................................................................... 17
3.1
供电输入 ................................................................................................................................................ 17
3.2
供电参考设计 ........................................................................................................................................ 17
3.3
电源监测 ................................................................................................................................................ 18
3.4
开机/关机/复位 ...................................................................................................................................... 19
3.4.1 模块开机 ............................................................................................................................................. 19
3.4.2 模块关机 ............................................................................................................................................. 20
3.4.3 模块复位 ............................................................................................................................................. 21
3.5
串口 ........................................................................................................................................................ 22
3.5.1 串口参考设计 ..................................................................................................................................... 22
3.5.2 RI 和 DTR 描述 .................................................................................................................................. 23
3.6
USB 接口................................................................................................................................................ 24
3.7
SIM 卡接口 ............................................................................................................................................ 25
3.7.1 SIM 参考设计 ..................................................................................................................................... 26
3.7.2 SIM 卡座的选择 ................................................................................................................................ 27
3.8
网络状态指示 ........................................................................................................................................ 28
3.9
模数转换器（ADC） ............................................................................................................................ 28
3.10
供电引脚 ................................................................................................................................................ 29
4
射频参数 .......................................................................................................................................................... 30
4.1
LTE 射频参数 ........................................................................................................................................ 30
4.2
NB 天线参考设计 .................................................................................................................................. 31
4.3
天线接口的 RF 走线注意事项.............................................................................................................. 32
4.3.1 射频走线 ............................................................................................................................................. 32
4.3.2 LTE 天线和其他通讯系统的隔离度注意事项 ................................................................................. 33
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EN
TI
AL
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1
5
电气参数 .......................................................................................................................................................... 34
5.1
极限参数 ................................................................................................................................................ 34
5.2
正常工作条件 ........................................................................................................................................ 34
5.3
工作模式 ................................................................................................................................................ 35
5.3.1 工作模式定义 ..................................................................................................................................... 35
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
3
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
5.3.2 休眠模式 ............................................................................................................................................. 35
5.3.3 最小功能模式 ..................................................................................................................................... 36
5.4
耗流 ........................................................................................................................................................ 37
5.5
静电防护 ................................................................................................................................................ 37
贴片生产 .......................................................................................................................................................... 39
6.1
模块的顶视图和底视图 ........................................................................................................................ 39
6.2
典型焊接炉温曲线 ................................................................................................................................ 39
6.3
湿敏特性 ................................................................................................................................................ 40
6.4
烘烤 ........................................................................................................................................................ 40
6.5
推荐钢网设计 ........................................................................................................................................ 40
7
包装说明 .......................................................................................................................................................... 42
8
附录 .................................................................................................................................................................. 44
I.
参考文档 ................................................................................................................................................ 44
II.
术语和解释 ............................................................................................................................................ 46
III.
安全警告 ................................................................................................................................................ 48
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6
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4
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
表格索引
表 1：SIM7020 系列模块频段列表 ................................................................................................................................ 8
表 2：模块主要特性 ........................................................................................................................................................ 9
表 3：引脚定义列表 ...................................................................................................................................................... 12
表 4：引脚参数缩写 ...................................................................................................................................................... 13
表 5：引脚描述 .............................................................................................................................................................. 13
表 6：VBAT 引脚电气参数 ........................................................................................................................................... 17
E
表 7：推荐的齐纳二极管列表 ...................................................................................................................................... 18
表 8：开机时序参数 ...................................................................................................................................................... 19
FI
L
表 9：关机时序参数 ...................................................................................................................................................... 20
表 10：RESET 引脚电参数 ........................................................................................................................................... 21
表 11：推荐 TVS 型号 ................................................................................................................................................... 24
表 12：1.8V 模式时 SIM 接口电气参数（SIM_VDD=1.8V） ................................................................................... 25
AL
表 13：3.0V 模式时 SIM 接口电气参数（SIM_VDD=3V） ...................................................................................... 25
表 14：AMPHENOL SIM 卡座引脚描述 ..................................................................................................................... 27
TI
表 15：NETLIGHT 工作状态 ........................................................................................................................................ 28
表 16：ADC 电气特性 ................................................................................................................................................... 28
EN
表 17：供电引脚电气特性 ............................................................................................................................................ 29
表 18：传导发射功率 .................................................................................................................................................... 30
表 19：UE CAT NB1 最大功率回退 ............................................................................................................................ 30
D
表 20：频段信息 ............................................................................................................................................................ 30
表 21：CAT-NB1 参考灵敏度 ....................................................................................................................................... 31
FI
表 22：走线损耗推荐值 ................................................................................................................................................ 31
表 23：TVS 推荐型号列表 ............................................................................................................................................ 31
N
表 24：极限参数 ............................................................................................................................................................ 34
O
表 25：模块推荐工作电压 ............................................................................................................................................ 34
表 26：1.8V 数字接口特性*.......................................................................................................................................... 34
C
表 27：模块工作温度 .................................................................................................................................................... 34
表 28：工作模式定义 .................................................................................................................................................... 35
表 29：VBAT 耗流(VBAT=3.3V) .................................................................................................................................. 37
M
表 30：ESD 性能参数（温度：25℃，湿度：45%，基于 SIMCOM-EVB 上测试的数据） ................................. 37
表 31：模块湿敏特性 .................................................................................................................................................... 40
O
表 32：烘烤条件 ............................................................................................................................................................ 40
表 33：托盘尺寸信息 .................................................................................................................................................... 42
C
表 34：小卡通箱尺寸信息 ............................................................................................................................................ 43
M
表 35：大卡通箱尺寸信息 ............................................................................................................................................ 43
表 36：参考文档 ............................................................................................................................................................ 44
SI
表 37：术语和解释 ........................................................................................................................................................ 46
表 38：安全警告 ............................................................................................................................................................ 48
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
5
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
图片索引
图 1：模块框图 ................................................................................................................................................................. 9
图 2：模块引脚图(顶视图) ............................................................................................................................................. 11
图 3：三维尺寸（单位：毫米） ................................................................................................................................... 15
图 4：推荐 PCB 封装尺寸（单位：毫米） .................................................................................................................. 16
图 5：VBAT 输入参考电路 ........................................................................................................................................... 17
图 6：开关机参考电路 ................................................................................................................................................... 19
图 7：PWRKEY 开机时序.............................................................................................................................................. 19
E
图 8：PWRKEY 关机时序.............................................................................................................................................. 20
图 9：复位推荐电路 ....................................................................................................................................................... 21
FI
L
图 10：串口连接图（全功能模式）.............................................................................................................................. 22
图 11：串口连接图（NULL 模式） .............................................................................................................................. 22
图 12：推荐电平转换电路 ............................................................................................................................................. 23
图 13：TXD 连接图 ........................................................................................................................................................ 23
AL
图 14：RXD 连接图 ........................................................................................................................................................ 23
图 15：RI 上的电平变化(短信，URC) .......................................................................................................................... 24
TI
图 16：USB 连接图......................................................................................................................................................... 24
图 17：SIM 接口推荐电路 ............................................................................................................................................. 26
EN
图 18：AMPHENOL C707 10M006 512 SIM 卡座尺寸图 ........................................................................................... 27
图 19：NETLIGHT 参考电路 ......................................................................................................................................... 28
图 20：VDD_3V3 上电时序图 ....................................................................................................................................... 29
D
图 21：VDD_EXT 上电时序图 ...................................................................................................................................... 29
图 22：LTE 天线接口连接电路（主天线） .................................................................................................................. 31
FI
图 23：RF 走线远离高速信号线.................................................................................................................................... 32
图 24：RF 走线与地间距 ............................................................................................................................................... 32
N
图 25：SIM7020 顶底图和底视图 ................................................................................................................................. 39
O
图 26：推荐焊接炉温曲线图（无铅工艺） .................................................................................................................. 39
图 27：推荐钢网设计 ..................................................................................................................................................... 41
C
图 28：托盘包装图 ......................................................................................................................................................... 42
图 29：SIM7020 托盘（MODULE TRAY）尺寸图 ............................................................................................................. 42
图 30：SIM7020 托盘小卡通箱（SMALL CARTON）尺寸图 ........................................................................................... 43
SI
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C
O
M
图 31：SIM7020 托盘大卡通箱（BIG CARTON）尺寸图 ............................................................................................... 43
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
6
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
版本历史
版本
变更描述
作者
2018-01-15
1.0
初版
朱明、李亚
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EN
TI
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日期
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7
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Smart Machine Smart Decision
1
绪论
本文档描述了模块的硬件接口，可以帮助用户快速的了解模块的接口定义、电气性能和结构尺寸的
详细信息。结合本文档和其他的应用文档，用户可以快速的使用模块来设计移动通讯应用方案。
模块综述
E
1.1
FI
L
SIM7020模块可支持LTE CAT-NB1，是一款低功耗，小尺寸的模块终端。模块的尺寸只有17.6×15.7
×2.3 mm，兼容SIM800C封装，能极大程度满足客户端设备对小尺寸模块产品的需求，用户可以灵活选用
不同型号的模块以满足多样化的市场需求。详细的频段描述请参考下表：
频段
系列
SIM7020C
B1
B5
B8
FI
B20
D
B3
HD-FDD
SIM7020E
EN
TI
网络类型
AL
表 1：SIM7020 系列模块频段列表
接口概述
C
1.2
O
N
B28
SI
M
C
O
M
SIM7020提供了如下的硬件接口：
一路电源输入
一路USB接口
一路全功能串口、一路双线串口
一路SIM卡接口
一路ADC接口
两路供电输出
多个可编程的通用输入输出接口
一路天线接口
1.3
模块框图
下图列出了模块内部主要功能构架：
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
8
2018-01-15
D
EN
TI
AL
FI
L
E
Smart Machine Smart Decision
N
主要特性
表 2：模块主要特性
O
1.4
FI
图 1：模块框图
说明
供电
电压范围：2.1V ~3.6V，推荐值3.3V
省电
休眠模式下的耗流：TBD
PSM模式功耗：5uA。
频段
M
C
特性
请参考【表1】
O
发射功率
C
数据传输
天线接口
LTE功率 23dBm
LTE 类别 NB1 ：26.15Kbps (DL) ，62.5Kbps (UL)
LTE 天线接口
MT，MO，Text和PDU模式
SIM卡接口
支持的 1.8V/3V USIM卡
串口1
默认支持一路标准的全功能串口
默认 115200bps
可以通过串口发送AT命令和数据
支持RTS/CTS硬件流控
串口2
双线串口，默认 115200bps，可用于抓取LOG和下载软件
USB接口
符合USB 1.1 规范，可用于抓取LOG
软件升级
通过UART2 升级软件
物理尺寸
尺寸：17.6×15.7×2.3
SI
M
短消息（SMS）
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Smart Machine Smart Decision
重量：1.3g±0.2g
工作温度：-30℃ ~ +80℃
扩展工作温度：-40℃ ~ +85℃*
存储温度：-45℃ ~ +90℃
温度范围
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
D
EN
TI
AL
FI
L
E
*备注：在扩展工作温度范围内，模块可以正常工作，但不保证完全符合3GPP测试规范。
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Smart Machine Smart Decision
2
封装信息
2.1
引脚分布图
5
UART1_DTR
6
UART1_RI
7
GND
8
VDD_3V3
9
GPIO0
10
RTC_GPIO0
11
VBAT
34
15
16
17
18
19
20
21
SIM_CLK
SIM_RST
SIM_VDD
GND
NC
GND
14
SIM_DET
SIM_DATA
13
GND
C
M
SI
FI
L
VBAT
35
ADC
38
GND
PWRKEY
39
36
VDD_EXT
40
GND
NETLIGHT
41
37
STATUS
SIM7020
TOP VIEW
12
O
RTC_EINT
AL
UART1_DCD
33
GND
32
ANT
31
GND
30
GND
29
GPIO1
28
RESET
27
GND
TI
4
EN
UART1_CTS
D
3
FI
UART1_RTS
N
2
O
UART1_RXD
C
1
M
UART1_TXD
42
E
模块共有42个引脚，提供了模块的所有硬件接口。
26
USB_DM
25
USB_DP
24
USB_VBUS
23
UART2_RXD
22
UART2_TXD
图 2：模块引脚图(顶视图)
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Smart Machine Smart Decision
引脚序号
引脚名称
1
UART1_TXD
22
UART2_TXD
2
UART1_RXD
23
UART2_RXD
3
UART1_RTS
24
USB_VBUS
4
UART1_CTS
25
USB_DP
5
UART1_DCD
26
USB_DN
6
UART1_DTR
27
GND
7
UART1_RI
28
RESET
8
GND
29
GPIO1
9
VDD_3V3
30
GND
10
GPIO0
31
GND
11
RTC_GPIO0
32
ANT
12
RTC_EINT
33
GND
13
GND
34
VBAT
14
SIM_DET
35
VBAT
15
SIM_DATA
36
GND
16
SIM_CLK
17
SIM_RST
18
SIM_VDD
19
GND
20
NC
21
GND
FI
L
引脚名称
37
GND
38
ADC
39
PWRKEY
40
VDD_EXT
41
NETLIGHT
42
STATUS
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
D
EN
TI
AL
引脚序号
E
表 3：引脚定义列表
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12
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
2.2
引脚描述
表 4：引脚参数缩写
描述
PI
电源输入
PO
电源输出
AI
模拟输入
AIO
模拟输入输出
I/O
输入或输出
DI
数字输入
DO
数字输出
DOH
默认输出高电平
DOL
默认输出低电平
PU
上拉
PD
下拉
EN
TI
AL
FI
L
E
缩写
I/O
描述
34、35
PI
FI
引脚序号
N
引脚名称
供电
备注
模块供电输入，输入电压范围从
2.1V~3.6V。
O
VBAT
D
表 5：引脚描述
PO
根据 VBAT 供电
内部 DCDC 电源输出，输出电流最大
的高低，输出电压
50mA，该电源在模块进入 PSM 后掉电，
范围 3.3V 至
可供外部器件来同步模块进入省电模
3.5V，如不使用，
式。
悬空即可。
C
PO
9
M
C
O
VDD_3V3
40
M
VDD_EXT
内部 1.8V 电源输出，输出电流最大
如不使用，悬空即
50mA，该电源在模块进入 PSM 后掉电，
可。
可为电平转换电路等提供电源。
SI
GND
8、13、19、
21、27、
30、31、
33、36、
37
接地
39
开关机控制输入，低电平有效。输入有
效低电平的最大值为 0.5V。
模块内部已通过
40KΩ电阻上拉至
VBAT。
硬件复位控制输入，低电平有效
模块内部已通过
40KΩ电阻上拉至
VBAT。
系统控制
PWRKEY
RESET
28
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
DI，PU
DI，PU
13
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Smart Machine Smart Decision
SIM 接口
SIM_DATA
15
I/O，PU
SIM 总线数据，
SIM_RST
17
DO
SIM 总线复位输出
SIM_CLK
16
DO
SIM 总线时钟输出
SIM_VDD
18
PO
SIM 卡供电输出，输出电压可根据外接
卡片类型动态改变
14
DI
USB_VBUS
24
DI,PD
USB_DP
USB_DN
25
26
I/O
I/O
UART1_TXD
1
DOH
数据发送
UART1_RXD
2
DI，PU
数据接收
UART1_RTS
3
DI，PU
请求发送
UART1_CTS
4
DOH
清除发送
UART1_DCD
5
DOH
数据载波检测
UART1_DTR
6
DI，PU
数据终端准备
UART1_RI
7
DOH
振铃指示
UART2_TXD
22
DOH
UART2_RXD
23
N
DI，PU
USB 接口
USB总线差分负极
数据发送
RTC_GPIO0
DO
PSM 模式指示，在进入 PSM 模式前后，
该脚由高变低
DI、PU
PSM 模式唤醒，该脚由高变低时，退出
PSM 模式
12
M
RTC_EINT
C
O
数据接收
PSM 模块指示与唤醒接口
11
如不使用，悬空即
可。
FI
D
EN
TI
串口
可用于抓取 LOG
AL
USB 插入检测输入，高电平有效
（2.5~5.25V）
USB总线差分正极
E
SIM 卡插拔检测输入（软件暂不支持）
FI
L
SIM_DET
外部需要增加
10K 上拉电阻到
VDD_EXT 电源
上。如不使用，悬
空即可。
VBAT 电压域
O
通用输入输出接口
41
DO
STATUS
42
DO
GPIO0
10
IO
GPIO1
29
IO
网络状态指示
开机状态指示输出：
低电平：掉电或初始化过程中
高电平：上电后软件初始化完成
通用输入/输出口，开机前切不可拉低
通用输入/输出口，
32
AI
天线接口
ADC
38
AI
通用模拟数字转换器接口，电平输入范
围为 0V~1.4V
如不使用，悬空即
可。
NC
20
无连接
推荐悬空。
SI
M
C
NETLIGHT
如不使用，悬空即
可。
天线接口
ANT
其他功能引脚
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
14
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
2.3
机械尺寸
图 3：三维尺寸（单位：毫米）
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
D
EN
TI
AL
FI
L
E
以下图片描述了 SIM7020 的封装尺寸。
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
15
2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
推荐 PCB 封装尺寸
EN
TI
AL
FI
L
E
2.4
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
D
图 4：推荐 PCB 封装尺寸（单位：毫米）
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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2018-01-15
Smart Machine Smart Decision
3
应用接口
3.1
供电输入
FI
L
E
SIM7020使用单一电源供电，共有两个引脚（34和35引脚）作为VBAT电源输入。SIM7020通过这两个
引脚给内部的射频和基带电路供电。
当模块在NB网络中以最大功率发射时，电流峰值瞬间最高能达到500mA，为保证供电需求，外部电源
的瞬时供电能力需要大于500mA。
符号描述
最小
典型
最大
单位
VBAT
模块供电输入电压
2.1
3.3
3.6
V
IVBAT(peak)
模块 NB 模式峰值耗流
-
500
-
mA
IVBAT(average)
模块平均耗流（正常模式）
IVBAT(sleep)
模块平均耗流（休眠模式）
IVBAT(PSM)
模块平均耗流（PSM 模式）
-
5
-
uA
IVBAT(power-off)
模块平均耗流（关机状态）
-
-
12
uA
请参考耗流章节
FI
D
EN
TI
符号
供电参考设计
N
3.2
AL
表 6：VBAT 引脚电气参数
C
O
在用户的设计中，必须特别注意电源部分的设计，确保即使在模块耗电流达到500mA时，VBAT的跌
落也不要低于2.1V。如果电压跌落低于2.1V, 模块将可能因电压过低而导致关机。
O
M
注意：当电源能够提供500mA的峰值电流时，外部供电电容总容值，建议不小于100uF；若不能提供
500mA的峰值电流，则建议外部电容总容值不小于300uF，以保证任何时候VBAT引脚上电压跌落致使模块
关机。最大功率峰值电流的大小，与VBAT所加电容的大小相关。当加入1000uF时，峰值电流降至320mA
左右，可在测试时验证。
SI
M
C
建议靠近VBAT放置如下组合的电容。以改善射频性能及系统稳定性。建议PCB上供VBAT走线宽度为
1mm。参考设计推荐如下：
VBAT
VBAT
VBAT
Ce
100nF
Cd
Cc
1uF
100uF
Cb
Ca
100uF 100uF
5.1V
500mW
模块
GND
GND
图 5：VBAT 输入参考电路
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此外，为防止浪涌及过压对SIM7020的损坏，建议在模块VBAT引脚上并联一个5.1V/500mW的齐纳二极管
或防静电、浪涌的TVS器件。
表 7：推荐的齐纳二极管列表
厂家
料号
功率
封装
1
On semi
MMSZ5231BT1G
500mW
SOD123
2
Prisemi
PZ3D4V2H
500mW
SOD323
3
Vishay
MMSZ4689-V
500mW
SOD123
4
Crownpo
CDZ55C5V1SM
500mW
0805
FI
L
电源监测
AL
3.3
E
编号
EN
TI
AT 命令“AT+CBC”可以用来监测 VBAT 电压信息。
过压报警及过压关机功能默认关闭，设置 AT 命令“AT+CBATCHK=1”开启电源监测功能。当实际电
压超出预设值范围时，会通过 AT 口上报警告信息。
当实际电压超出预设值范围时，模块将直接自动关闭。
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
D
注意：过压报警及过压关机功能默认关闭。相关 AT 命令的详细信息，请参考文档 【1】
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3.4
开机/关机/复位
3.4.1
模块开机
用户通过拉低 PWRKEY 引脚使模块开机。
FI
L
E
推荐客户在设计时，模块引脚处增加 100nF 电容和 TVS 管，可以有效的增强模块的抗静电能力。
推荐电路如下图：
VBAT
1K
AL
PWRKEY
开关机脉冲
H
L
40K
开关机逻辑
电路
4.7K
100nF
TI
47K
EN
模块
图 6：开关机参考电路
FI
D
注意：不可将PWRKEY引脚直接接地，开机前切不可将GPIO0拉低。
O
Ton(status)
Ton(uart)
O
M
STATUS
(Output)
Ton
C
PWRKEY
(Input)
N
VBAT
M
USB Port
SI
可用
不可用
C
UART Port
Ton(usb)
不可用
可用
图 7：PWRKEY 开机时序
表 8：开机时序参数
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符号
描述
最小值
单位
-
ms
开机低电平脉冲宽度
Ton(status)
开机时间（根据 STATUS 引脚判断）
s
Ton(uart)
开机时间（根据 UART 判断）
s
Ton(usb)
开机时间（根据 USB 判断）
s
VIH
PWRKEY 引脚输入高电平电压
V
VIL
PWRKEY 引脚输入低电平电压
V
FI
L
E
800
最大值
Ton
3.4.2
TBD
典型值
模块关机
AL
SIM7020 模块有以下几种关机方法：
使用 PWRKEY 引脚关机
使用“AT+CPOWD=1”命令关机
高/低压过压关机，使用“AT+CBATCHK=1”开启此功能。此功能默认关闭。
EN
TI
注意：
“AT+CPOWD” 及“AT+CBATCHK”的详细描述，请参考文档【1】。
Ton
N
PWRKER
( Input )
Toff-on
FI
Toff
D
用户可以通过把PWRKEY信号拉低来关机，关机时序图如下图所示：
O
STATUS
( Output)
C
Toff( status)
UART Port
Toff(uart)
M
可用
不可用
O
Toff(usb)
USB Port
不可用
M
C
可用
SI
图 8：PWRKEY 关机时序
表 9：关机时序参数
符号
描述
最小值
典型值
最大值
单位
Toff
关机机低电平脉冲宽度
TBD
-
-
s
Toff(status)
关机时间（根据 STATUS 引脚判断）
-
-
s
Toff(uart)
关机时间（根据 UART 判断）
-
-
s
Toff(usb)
关机时间（根据 USB 判断）
-
-
s
Toff-on
关机-开机缓冲时间
-
-
s
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注意：STATUS引脚可以用来判断是否已开机，当模块已上电且初始化完成后，STATUS输出高电平，否
则一直维持低电平。
3.4.3
模块复位
SIM7020可以通过拉低模块的RESET引脚来重启模块。
注意：建议仅在紧急情况（如模块无响应时）使用RESET引脚。此外，模块关机状态下RESET引脚是无
FI
D
EN
TI
AL
FI
L
在芯片内部已经有40KΩ上拉电阻，所以外部无需再加上拉电阻，推荐电路如下：
E
效的。
C
表 10：RESET 引脚电参数
O
N
图 9：复位推荐电路
描述
最小值
典型值
最大值
单位
Treset
重启低电平脉冲宽度
TBD
-
-
ms
VIH
RESET 引脚输入高电平电压
V
RESET 引脚输入低电平电压
V
M
参数
SI
M
C
O
VIL
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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3.5
串口
SIM7020可以提供两路用于通讯的功能串口。一路为全功能串口（默认打开），另一路两线串口可用
于抓取模块LOG和下载软件。
在信号传输描述中，模块是DCE (Data Communication Equipment)设备。
E
串口参考设计
FI
L
3.5.1
当用户使用全功能串口时，可以参考下图连接方式：
MODULE( DCE)
TXD
RXD
RTS
CTS
UART _ DTR
UART _ DCD
RXD
RTS
CTS
DTR
DCD
EN
TI
TXD
AL
CUSTOMER (DTE)
Serial port
Serial port
RING
FI
D
UART1_RI
图 10：串口连接图（全功能模式）
主控 ( DTE)
( DCE)
C
模块
O
N
使用2线串口时可以参考下图连接方式：
TXD
RXD
RTS
CTS
DTR
DCD
RI
中断主控
图 11：串口连接图（NULL 模式）
SI
M
C
O
M
UART
TXD
RXD
RTS
CTS UART
DTR
DCD
RING
Interrupt
SIM7020 串口电平是1.8V，如果需要接3.3V电平的串口时，建议增加一颗电平转换芯片。推荐电路如
下图：
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VDD_ EXT
3.3V
TXB0108 RGYR
100nF
模块
100nF
VCCA VCCB
OE
GND
TXD
RXD
UART CTS
RTS
DTR
DCD
RI
47K
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
A8
B8
TXD_3.3V
RXD_3.3V
RTS_3.3V
CTS_3.3V
DTR_3.3V
DCD_3.3V
RI_3.3V
47K
在 GPIO 或串口进宪电平转换时，也可使用如下图示的三极管电路：
VDD_EXT
VDD
4.7K
VDD_EXT
4.7K
TI
47K
AL
客户端
模块
FI
L
E
图 12：推荐电平转换电路
RXD
EN
UART1_TXD
FI
D
图 13：TXD 连接图
VDD_EXT
C
O
VDD_EXT
N
模块
4.7K
VDD
4.7K
47K
TXD
M
UART1_RXD
O
客户端
图 14：RXD 连接图
M
C
注意：SIM7020默认波特率为 115200bps，选用电平转换芯片时，应注意器件转换速率的限制。选用
三极管转换电路时，因其本身频率特性，分立元件搭建的转换电路不适合波特率超过460800的应用。
RI 和 DTR 描述
SI
3.5.2
RI引脚功能：
RI 引脚可以作为一个中断唤醒主机。此功能需要通过 AT 命令“AT+CFGRI=1”使能后生效。
RI通常情况下保持高电平输出。
在RI功能使能后，当收到短消息或URC上报时，RI会输出一个120ms的低电平脉冲。
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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RI
120ms
空闲
高电平
收到短信或URC上报
低电平
图 15：RI 上的电平变化(短信，URC)
注意：如需更多关于串口的AT命令信息，请参考文档【1】。
FI
L
E
DTR引脚功能：
当用户设置“AT+CSCLK=1”后，拉高DTR引脚，模块将自动进入休眠模式。此时串口功能不能正常
通讯。在这种模式下拉低DTR可以唤醒模块。
在设置“AT+CSCLK=0”的模式下，拉高DTR引脚，则不会有任何影响，串口功能正常通讯不受影响。
USB 接口
AL
3.6
EN
TI
SIM7020支持一路USB1.1接口，USB接口可用于软件调试。
USB_VBUS信号是作为USB插入检测信号，电压范围在2.5V~5.25V，当USB_VBUS的电压范围超过此
范围时，可能会导致USB端口无法识别，甚至可能导致损坏模块。
D
SIM7020的USB仅支持从设备模式，且不支持USB充电功能，连接电路图推荐如下：
模块
FI
N
USB_DP
GND
M
C
O
USB
USB_VBUS
USB_DN
0Ω
D3
D1 D2
主控
VBUS
DD+
GND
USB
图 16：USB 连接图
C
O
客户在使用时应该注意 D3 器件的选型，建议选择防静电和防浪涌二合一器件。器件 D1、D2 的选项
必须满足负载电容小于2pF的TVS。
M
表 11：推荐 TVS 型号
厂家
型号
规格
封装
1
ON Semi
ESD9L5.0ST5G
TVS 5V 0.5PF 150mW RO
SOD-923
2
TOSHIBA
DF2S6.8UFS
TVS 5V 2PF 150mW RO
SOD-923
SI
编号
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24
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3.7
SIM 卡接口
SIM7020支持1.8V和3.0V 的SIM卡。SIM卡的接口电源由模块内部的电压稳压器提供，正常电压值为
3V或者1.8V。
E
表 12：1.8V 模式时 SIM 接口电气参数（SIM_VDD=1.8V）
符号
描述
最小值
典型值
最大值
SIM_VDD
输出给 SIM 卡的电源电压
1.75
1.8
1.95
VIH
输入高电平电压
0.65*SIM_VDD
-
SIM_VDD +0.3
V
VIL
输入低电平电压
-0.3
0
0.25*SIM_VDD
V
VOH
输出高电平电压
SIM_VDD -0.45
-
SIM_VDD
V
VOL
输出低电平电压
0
0
0.45
V
V
FI
L
AL
TI
EN
单位
表 13：3.0V 模式时 SIM 接口电气参数（SIM_VDD=3V）
描述
最小值
典型值
最大值
单位
SIM_VDD
输出给 SIM 卡的电源电压
2.75
3
3.05
V
VIH
输入高电平电压
0.65*SIM_VDD
-
SIM_VDD +0.3
V
VIL
输入低电平电压
-0.3
0
0.25*SIM_VDD
V
VOH
输出高电平电压
SIM_VDD -0.45
-
SIM_VDD
V
VOL
输出低电平电压
0
0
0.45
V
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
D
符号
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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Smart Machine Smart Decision
3.7.1
SIM 参考设计
EN
图 17：SIM 接口推荐电路
TI
AL
FI
L
E
下图是SIM卡推荐接口电路。为了保护SIM卡，建议使用ST(www.st.com)公司的ESDA6V15W器件或者
ON SEMI (www.onsemi.com)公司的SMF15C器件来做静电保护。SIM卡的外围电路器件应该靠近SIM卡座
放置。6引脚SIM卡座的推荐电路如下图：
D
注意：在 SIM_VDD 上的 100nF 去耦电容建议必须保留。如果需要使用 SIM 卡检测功能，则 SIM_DET
信号需要通过 10K 电阻上拉到 VDD_EXT 上。如需更多关于 SIM 卡操作的 AT 命令，请参考文档【1】。
SI
M
C
O
M
C
O
N
FI
SIM卡电路比较容易受到干扰，引起不识卡或掉卡等情况，所以在设计时请遵循以下原则：
建议在 SIM_VDD 信号线上靠近 SIM 卡座放置一个 100nF 电容
在靠近 SIM 卡座的地方放置 TVS，该 TVS 的寄生电容不应大于 50pF 的，在 SIM 卡座和模块
之间串联 22Ω电阻可以增强 ESD 防护性能
在 PCB 布局阶段一定要将 SIM 卡座远离主天线
SIM 卡走线要尽量远离 RF 线、VBAT 和高速信号线，同时 SIM 卡走线不要太长
SIM 卡座的 GND 要和模块的 GND 保持良好的联通性，使二者 GND 等电位
SIM 卡的各个信号尽量做到全方位用 GND 保护，最好将 SIM_CLK 做单独包地保护处理。
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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3.7.2
SIM 卡座的选择
O
N
FI
D
EN
TI
AL
FI
L
E
6引脚的SIM卡座推荐使用Amphenol公司的C707 10M006 512。请浏览 http://www.amphenol.com 网页
了解更多信息！
C
图 18：Amphenol C707 10M006 512 SIM 卡座尺寸图
信号
描述
O
引脚名称
M
表 14：Amphenol SIM 卡座引脚描述
SIM_VDD
SIM 卡供电引脚
SIM_RST
SIM 卡复位引脚
SIM_CLK
SIM 卡时钟引脚
C5
GND
接地
C6
VPP
不连接
C7
SIM_DATA
SIM 卡数据输入/输出引脚
C1
C
C2
SI
M
C3
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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2018-01-15
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3.8
网络状态指示
NETLIGHT 可以指示当前网络状态，通常用来驱动指示网络状态的 LED 灯，其参考电路如下图：
VBAT
E
R
FI
L
模块
4.7K
NETLIGHT
TI
AL
47K
EN
图 19：NETLIGHT 参考电路
注意：上图中电阻R的阻值需依赖于VBAT及LED的具体参数而定，推荐值 510Ω。
FI
D
NETLIGHT信号用来控制指示网络状态的LED灯，该引脚的工作状态如下表：
N
表 15：NETLIGHT 工作状态
模块工作状况
64ms 亮/ 800ms 熄灭
未注册上网络时
关机或 PSM 休眠模式
熄灭
模数转换器（ADC）
M
3.9
已注册上网络时
数据传输时
C
64ms 亮/ 3000ms 熄灭
64ms 亮/ 300ms 熄灭
O
网络灯状态
C
O
SIM7020提供了一路ADC，其电气特性如下：
M
表 16：ADC 电气特性
最小值
典型值
最大值
单位
ADC分辨率
–
10
–
bits
转换时间
–
–
ms
输入电压范围
0.1
–
1.4
V
–
–
MΩ
SI
特性
输入电阻
注意：使用“AT+CADC”可以读取ADC1引脚上的电压值。更多信息请参考文档【1】。
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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2018-01-15
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3.10 供电引脚
SIM7020可对外输出两路供电：VDD_3V3、VDD_EXT 。在模块进入PSM之后，两路供电都会掉电。
VDD_3V3由SIM7020内部的升压DCDC输出，根据VBAT供电的范围，输出电压范围3.3V至3.5V，开
机时在按下PWRKEY之后经过70ms的时间，VDD_3V3即有电压输出。上电时序如下图：
TBD
E
VBAT
FI
L
PWRKEY
( Input)
图 20：VDD_3V3 上电时序图
AL
DCDC_3V3
( Output)
TBD
D
VBAT
EN
TI
VDD_EXT由SIM7020内部的LDO电源输出，输出电压不可配置，默认输出电压1.8V。开机时在按下
PWRKEY之后经过64ms的时间，VDD_EXT即有电压输出。上电时序如下图：
FI
PWRKEY
( Input)
N
VDD_EXT
( Output)
描述
VDD_EXT
IO
典型值
最大值
单位
1.7
1.8
1.9
V
输出电流
-
-
50
mA
输出电压
3.2
3.3
VBAT-0.1
V
输出电流
-
-
50
mA
输出电压
O
VVDD_EXT
最小值
M
参数
C
表 17：供电引脚电气特性
O
图 21：VDD_EXT 上电时序图
C
VDD_3V3
M
VDD_3V3
SI
IO
SIM7020 硬件设计手册_V1.00
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4
射频参数
4.1
LTE 射频参数
最小值
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