UM982

INSTALLATION AND OPERATION USER MANUAL WWW.UNICORECOMM.COM UM982 BDS/GPS/GLONASS/Galileo/QZSS 全系统全频高精度定位定向模块 Copyright© 2009-2022, Unicore Communications, Inc. Data subject to change without notice. 修订记录 修订版 修订记录 日期 R1.0 首次发布 2022-05-19 表 2-2：不使用热启动功能时，V_BCKP 需接 VCC； 第 3.4 章：新增对 V_BCKP 上下电的要求； 第 1.3 章：新增“外部接口”小节； 新增第 3.1 小节：推荐的最小设计； R1.1 表 2-5：更新 IO 阈值； 2022-09-09 3.2 外部天线馈电设计：D1 和 D4 应选用支持 2000MHz 以上高频信号的 ESD 二极管； 第 5.2 章：更新湿度卡描述； 表 1-1：更新定向精度（0.1 度/1m 基线） 权利声明 本手册提供和芯星通科技（北京）有限公司（以下简称为“和芯星通”）相应型号产品 信息。 和芯星通保留本手册文档，及其所载之所有数据、设计、布局图等信息的一切权利、权 益，包括但不限于已有著作权、专利权、商标权等知识产权，可以整体、部分或以不同排列 组合形式进行专利权、商标权、著作权授予或登记申请的权利，以及将来可能被授予或获批 登记的知识产权。 和芯星通拥有“和芯星通” 、 “UNICORECOMM”以及本手册下相应产品所属系列名称的 注册商标专用权。 本手册之整体或其中任一部分，并未以明示、暗示、禁止反言或其他任何形式对和芯星 通拥有的上述权利、权益进行整体或部分的转让、许可授予。 i UM982 User Manual 免责声明 本手册所载信息，系根据手册更新之时所知相应型号产品情形的“原样”提供，对上述 信息适于特定目的、用途之准确性、可靠性、正确性等，和芯星通不作任何保证或承诺。 和芯星通可能对产品规格、描述、参数、使用等相关事项进行修改，或一经发现手册误 载信息后进行勘误，上述情形可能造成订购产品实际信息与本手册所载信息有差异。 如您发现订购产品的信息与本手册所载信息之间存有不符，请您与本公司或当地经销商 联系，以获取最新的产品手册或其勘误表。 ii 前言 本手册为用户提供有关和芯星通 UM982 模块的硬件组成信息。 适用读者 本手册适用于对 GNSS 模块有一定了解的技术人员使用。 iii UM982 User Manual 目录 1 2 产品简介 ..........................................................................................................1 1.1 产品主要特点 ......................................................................................................... 2 1.2 技术指标 ................................................................................................................ 2 1.3 模块概览 ................................................................................................................ 5 硬件组成 ..........................................................................................................6 2.1 机械尺寸 ................................................................................................................ 6 2.2 引脚功能描述（图） .............................................................................................. 8 2.3 电气特性 .............................................................................................................. 11 2.3.1 最大耐受值 .................................................................................................................. 11 2.3.2 工作条件 ...................................................................................................................... 11 2.3.3 IO 阈值特性 ................................................................................................................. 12 2.3.4 天线特性 ...................................................................................................................... 12 3 硬件设计 ........................................................................................................13 3.1 推荐的最小设计 ................................................................................................... 13 3.2 外部天线馈电设计................................................................................................ 14 3.3 接地与散热 .......................................................................................................... 15 3.4 模块上电与下电 ................................................................................................... 15 4 生产要求 ........................................................................................................16 5 包装 ..............................................................................................................17 5.1 标签说明 .............................................................................................................. 17 5.2 包装说明 .............................................................................................................. 17 I 1 产品简介 UM982 是和芯星通自主研发的新一代 BDS/GPS/GLONASS/Galileo/QZSS 全系统全频 高精度定位定向模组，基于和芯星通自主研发的新一代高精度高性能 GNSS 芯片 — NebulasⅣTM 设计，主要面向无人机、割草机、精准农业及智能驾考等领域，支持全系统全 频点片上 RTK 定位及双天线定向解算，可作为移动站或基站使用。 UM982 可同时跟踪 BDS B1I、B2I、B3I，GPS L1、L2、L5，GLONASS L1、L2，Galileo E1、E5a、E5b，QZSS L1、L2、L5 等多频点信号，支持多系统联合定位和单系统独立定位 模式，用户可灵活配置。UM982 内置先进的抗干扰单元，即使在复杂电磁环境下仍可保证 可靠准确的定位精度。 UM982 基于和芯星通 NebulasⅣTM 新一代射频基带一体化 GNSS SoC 芯片，内置双核 CPU，并集成高速浮点处理器及 RTK 专用协处理器，采用 22nm 低功耗工艺，支持 1408 个 超级通道，可提供更为强大的卫星导航信号处理能力。 UM982 支持丰富的通信接口，包括 UART、I2C*、SPI*。此外，还支持 1PPS、EVENT、 CAN*等接口，可满足用户在不同场景下的使用需求。 图 1-1 UM982 高精度定位定向模块示意图 * 2 I C、SPI、CAN 为预留接口，暂不支持 UC-00-M31 CH R1.1 目录 1 UM982 User Manual 1.1 产品主要特点  16 mm x 21 mm x 2.6 mm 表面贴装  支持全系统全频点片上 RTK 定位及双天线定向解算  支持 BDS B1I/B2I/B3I + GPS L1/L2/L5 + GLONASS L1/L2 + Galileo E1/E5a/E5b + QZSS L1/L2/L5 + SBAS  Dual-RTK 双 RTK 引擎技术  差分输入 RTCM 格式自适应识别  双天线输入  支持 3 x UART, 1 x I2C*, I x SPI*, 1 x CAN* 1.2 技术指标 表 1-1 技术指标 基本信息 通道 1408 通道，基于 NebulasIVTM 星座 BDS/GPS/GLONASS/Galileo/QZSS BDS: B1I、B2I、B3I GPS: L1C/A、L2P (Y)/L2C、L5 主天线频点 GLONASS: L1、L2 Galileo: E1、E5a、E5b QZSS: L1、L2、L5 BDS: B1I、B2I、B3I GPS: L1C/A、L2C 从天线频点 GLONASS: L1、L2 Galileo: E1、E5b QZSS: L1、L2 电源 电压 2 +3.0 V~3.6 V DC 目录 UC-00-M31 CH R1.1 功耗 600 mW1 性能指标2 单点定位 (RMS)3 定位精度 DGPS (RMS)3, 水平：1.5 m 高程：2.5m 水平：0.4 m+1 ppm 4 高程：0.8 m+1 ppm 水平：0.8 cm+1 ppm RTK (RMS)3, 4 高程：1.5 cm+1 ppm 观测值精度（RMS） BDS GPS GLONASS Galileo B1I/L1 C/A/G1/E1 伪距 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm B1I/L1 C/A/G1/E1 载波相位 1 mm 1 mm 1 mm 1 mm B3I/L2P(Y)/L2C/G2 伪距 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm B3I/L2P(Y)/L2C/G2 载波相位 1 mm 1 mm 1 mm 1 mm B2I/L5/E5a/E5b 伪距 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm B2I/L5/E5a/E5b 载波相位 1 mm 1 mm 1 mm 1 mm 定向精度 (RMS) 0.1 度/1 m 基线 时间精度 (RMS) 20 ns 速度精度5 (RMS) 0.03 m/s 首次定位时间6 冷启动＜30 s 初始化时间 3 ＜5 s (典型值) 初始化可靠性 3 ＞99.9% 数据更新率 定位测向20 Hz 20 Hz 原始观测量 1 双天线 10Hz PVT + 10Hz RTK + 10Hz Heading 2 该部分内容为针对 UM982 的主天线性能 3 测试结果受大气条件、基线长度、GNSS 天线类型、多路径、可见卫星数以及卫星几何构型等影响，可能会有偏差 4 测量使用 1 公里基线和天线性能良好的接收机，不考虑可能的天线相位中心偏移误差 5 开阔天空，无遮挡场景，99% @静态 6 -130dBm @可用星超过 12 颗 UC-00-M31 CH R1.1 目录 3 UM982 User Manual 差分数据 RTCM 3.X 数据格式 NMEA-0183, Unicore 物理特性 封装 48 pin LGA 尺寸 21 mm × 16 mm × 2.6 mm 重量 1.82 g ± 0.03 g 环境指标 工作温度 -40℃~+85℃ 存储温度 -55℃~+95℃ 湿度 95% 非凝露 振动 GJB150.16A-2009，MIL-STD-810F 冲击 GJB150.18A-2009，MIL-STD-810F 通讯接口 UART x 3 I2C* x 1 SPI* x 1 Slave CAN* x 1 与 UART3 复用 * 预留接口，暂不支持 4 目录 UC-00-M31 CH R1.1 1.3 模块概览 Nebulas IV UART1 UART2 UART3 ANT2_IN LNA SAW Filter I2C SPIS Interface PPS EVENT RTK_STAT PVT_STAT GNSS RF ANT1_IN LNA GNSS BB ERR_STAT RESET_N SAW Filter PMU TCXO CLOCK UM982 图 1-2 UM982 结构框图 1. 射频部分 接收机通过同轴电缆从天线获取过滤和增强的 GNSS 信号。射频部分将射频输入信号转 换成中频信号，并将中频模拟信号转换为 NebulasIVTM 芯片（UC9810）所需的数字信号。 2. NebulasIVTM 芯片（UC9810） NebulasIVTM 芯片是和芯星通公司新一代全系统全频高精度 SoC 芯片。该芯片采用 22 nm 低功耗工艺，支持 1408 个超级通道，内置双核 CPU，并集成高速浮点处理器及 RTK 专 用协处理器，单芯片完成高精度基带处理和 RTK 定位定向解算。 3. 外部接口 UM982 包含 UART、I2C*、SPI*、CAN*、PPS、EVENT、RTK_STAT、PVT_STAT、ERR_STAT、 RESET_N 等外部接口。 I C、SPI、CAN 为预留接口，暂不支持 * 2 UC-00-M31 CH R1.1 目录 5 UM982 User Manual 2 硬件组成 2.1 机械尺寸 表 2-1 尺寸 6 参数 最小值（mm） 典型值（mm） 最大值（mm） A 20.80 21.00 21.50 B 15.80 16.00 16.50 C 2.40 2.60 2.80 D 2.78 2.88 2.98 E 0.95 1.05 1.15 F 1.55 1.65 1.75 G 1.17 1.27 1.37 H 0.70 0.80 0.90 K 1.40 1.50 1.60 M 4.10 4.20 4.30 N 3.70 3.80 3.90 P 2.00 2.10 2.20 R 0.90 1.00 1.10 X 0.72 0.82 0.92 目录 UC-00-M31 CH R1.1 图 2-1 UM982 机械图 UC-00-M31 CH R1.1 目录 7 UM982 User Manual GND ANT2_IN GND GND RESET_N EVENT RSV PPS RSV RXD3 TXD3 BIF BIF 2.2 引脚功能描述（图） 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 RSV 38 24 VCC RSV 39 23 VCC RSV 40 22 SDA GND 41 21 SCL RSV 42 20 TXD2 GND 43 19 RXD2 RSV 44 18 TXD1 GND 45 17 RXD1 RSV 46 16 RTK_STAT RSV 47 15 PVT_STAT RSV 48 14 ERR_STAT 8 9 10 11 12 13 RSV RSV RSV GND 7 SPIS_SDRY GND 6 SPIS_MISO ANT1_IN 5 SPIS_CLK 4 SPIS_MOSI 3 SPIS_CSN 2 V_BCKP 1 GND Top View 图 2-2 UM982 管脚图 表 2-2 引脚说明 序号 引脚名称 I/O 描述 1 GND — 地 2 ANT1_IN I GNSS 天线信号输入（主天线） 3 GND — 地 4 GND — 地 当模块主电断电时，V_BCKP 给和 RTC 及相关寄存 器供电。电平要求 2.0V~3.6V。常温@25℃，模块主 5 V_BCKP I 电断电时，V_BCKP 的工作电流小于 60uA。 不使用热启动功能时，V_BCKP 需接 VCC，不能接地 或者悬空。 6 8 SPIS_CSN I 从 SPI 片选输入 目录 UC-00-M31 CH R1.1 序号 引脚名称 I/O 描述 7 SPIS_MOSI I 从 SPI 数据输入 8 SPIS_CLK I 从 SPI 时钟输入 9 SPIS_MISO O 从 SPI 数据输出 10 SPIS_SDRY O 从 SPI 中断输出 11 RSV — 保留管脚，必须悬空 12 RSV — 保留管脚，必须悬空 13 RSV — 保留管脚，必须悬空 14 ERR_STAT O 15 PVT_STAT O 16 RTK_STAT O 17 RXD1 I 串口 1 接收，LVTTL 电平 18 TXD1 O 串口 1 发送，LVTTL 电平 19 RXD2 I 串口 2 接收，LVTTL 电平 20 TXD2 O 串口 2 发送，LVTTL 电平 21 SCL I/O I2C 时钟 22 SDA I/O I2C 数据 23 VCC POWER 供电电源（+3.3 V） 24 VCC POWER 供电电源（+3.3 V） 异常指示，高电平有效。模块系统自检不通过时，输 出高电平；模块自检通过输出低电平。 PVT 定位指示，高电平有效。模块能进行定位时输出 高电平；不定位输出低电平。 RTK 定位指示，高电平有效。RTK 固定解时输出高电 平；其他定位状态或者不定位输出低电平。 BIF：Built-in Function（内部功能），建议加通孔测 25 BIF — 试点与 10K 上拉电阻，不能悬空/接地/接电源/外设 IO BIF：Built-in Function（内部功能），建议加通孔测 26 BIF — 试点与 10K 上拉电阻，不能悬空/接地/接电源/外设 IO UC-00-M31 CH R1.1 目录 9 UM982 User Manual 序号 引脚名称 I/O 描述 27 TXD3 O 串口 3 发送，可复用为 CAN TXD，LVTTL 电平 28 RXD3 I 串口 3 接收，可复用为 CAN RXD，LVTTL 电平 29 RSV — 保留管脚，必须悬空 30 PPS O 秒脉冲，输出脉宽和极性可调 31 RSV — 保留管脚，必须悬空 32 EVENT I 事件输入信号，频度和极性可调 33 RESET_N I 系统复位，低电平有效，电平有效时间不少于 5 ms 34 GND — 地 35 GND — 地 36 ANT2_IN I GNSS 天线信号输入（从天线） 37 GND — 地 38 RSV — 保留管脚，必须悬空 39 RSV — 保留管脚，必须悬空 40 RSV — 保留管脚，必须悬空 41 GND — 地 42 RSV — 保留管脚，必须悬空 43 GND — 地 44 RSV — 保留管脚，必须悬空 45 GND — 地 46 RSV — 保留管脚，必须悬空 47 RSV — 保留管脚，必须悬空 48 RSV — 保留管脚，必须悬空 10 目录 UC-00-M31 CH R1.1 2.3 电气特性 2.3.1 最大耐受值 表 2-3 最大绝对额定值 参数 符号 最小值 最大值 单位 供电电压（VCC） VCC -0.3 3.6 V 输入管脚电压 Vin -0.3 3.6 V GNSS 主/从天线信号输入 ANT1_IN/ANT2_IN -0.3 6 V +10 dBm 95 °C 主/从天线射频输入功率 存储温度 ANT1_IN/ANT2_IN input power Tstg -55 2.3.2 工作条件 表 2-4 工作条件 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 供电电压 (VCC)7 VCC 3.0 3.3 3.6 V VCC 最大纹波 Vrpp 0 50 mV 工作电流8 Iopr 300 mA 工作温度 Topr 85 °C 功耗 P 180 -40 600 条件 VCC = 3.3 V mW 7 此范围已经包含了电源纹波，即在考虑纹波的情况下，VCC 供电电压范围还必需在 3.0V~3.6V 之间。 8 由于产品内部装有电容，上电时刻会产生冲击电流。在实际应用场景下，需评估确认冲击电流导致的电压跌落对系统 的影响。 UC-00-M31 CH R1.1 目录 11 UM982 User Manual 2.3.3 IO 阈值特性 表 2-5 IO 阈值特性 参数 符号 最小值 输入管脚低电平 Vin_low 输入管脚高电平 典型值 最大值 单位 条件 0 0.6 V Vin_high VCC*0.7 VCC+0.2 V 输出管脚低电平 Vout_low 0 0.45 V Iout = 2 mA 输出管脚高电平 Vout_high VCC-0.45 VCC V Iout = 2 mA 2.3.4 天线特性 表 2-6 天线特性 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 最佳输入增益 Gant 18 30 36 dB 12 目录 条件 UC-00-M31 CH R1.1 3 硬件设计 3.1 推荐的最小设计 ANT2 ANT1 3.3V L1 3.3V 3.3V ANT_BIAS1 C1 C3 L1 R1 R1 ANT_BIAS2 C1 V_BCKP VCC C2 C2 ANT1_IN ANT2_IN BIF UM982 BIF TXD RXD(UART) RXD TXD(UART) RESET_N GND IO HOST GND 图 3-1 UM982 最小参考设计 L1：推荐使用 0603 封装的 68nH 射频电感 C1：推荐使用 100nF + 100pF 两个电容并联 C2：推荐使用 100pF 电容 C3：推荐使用 n*10μF+1*100nF 电容并联，总容值不小于 30μF R1：推荐使用 10kΩ电阻 UC-00-M31 CH R1.1 目录 13 UM982 User Manual 3.2 外部天线馈电设计 从模块外部给天线提供馈电，可以选用高耐压、大功率的馈电芯片；还可以在馈电电路 上增加气体放电管、压敏电阻、TVS 管等大功率的防护器件，可有效提高防雷击与防浪涌的 能力。 ANT2 ANT1 ANT1_BIAS L1 D1 D2 ANT2_BIAS C1 C3 L2 D3 D4 C2 C4 ANT1_IN ANT2_IN UM982 GND 图 3-2 UM982 外部天线馈电参考电路 备注： ① L1 和 L2：馈电电感，推荐 0603 封装的 68nH 射频电感； ② C1 和 C3：去耦电容，推荐各由 100nF/100pF 两个电容并联； ③ C2 和 C4：隔直电容，推荐 100pF 的电容； ④ D1 和 D4：ESD 二极管，应选用支持高频信号（2000MHz 以上）的 ESD 防护器件； ⑤ D2 和 D3：TVS 二极管，根据馈电电压、天线耐压等指标选择钳位特性达标的 TVS 管 14 目录 UC-00-M31 CH R1.1 3.3 接地与散热 接地与散热焊盘 图 3-3 UM982 接地与散热焊盘（底视图） UM982 模块中间矩阵形的 35 个焊盘用于接地与散热，在 PCB 设计时须接到大面积地 平面上，以加强模组散热。 3.4 模块上电与下电 VCC  模块 VCC 上电起始电平低于 0.4V，且需具有良好的单调性，下冲与振铃保障在 5% VCC 范围内。  VCC 上电波形，从 10%到 90%的上升时间需在 100us~1ms 范围内。  上电时间间隔， 模块 VCC 下电低于 0.4V 后， 到下一次开始上电， 时间间隔需大于 500ms。 V_BCKP  模块 V_BCKP 上电起始电平低于 0.4V，且需具有良好的单调性，下冲与振铃保障在 5% V_BCKP 范围内。  V_BCKP 上电波形，从 10%到 90%的上升时间需在 100us~1ms 范围内。  上电时间间隔，模块 V_BCKP 下电低于 0.4V 后，到下一次开始上电，时间间隔需大于 500ms。 UC-00-M31 CH R1.1 目录 15 UM982 User Manual 4 生产要求 推荐焊接温度曲线图如下： 升温 回流 预热区 冷却 °C 峰值温度245 ° C 250 217 40~60s 200 150 60~120s 最大4° C/s 最大3° C/s 100 50 0 Time (s) 图 4-1 焊接曲线图（无铅） 升温阶段  升温斜率：最大 3℃/s  升温温度区间：50℃–150℃ 预热阶段  预热阶段时间：60s–120s  预热温度区间：150℃–180℃ 回流阶段  超过熔点温度 217℃的时间：40s–60s  焊接峰值温度：不超过 245℃ 冷却阶段  16 降温斜率：最大 4℃/s 目录 UC-00-M31 CH R1.1  为防止模块焊接中出现脱落，请不要将模组设计在板卡背面焊接，且最好不要经历 两次焊接循环。  焊接温度的设置取决于产品工厂的诸多因素，如主板特性、锡膏类型、锡膏厚度等， 请同时参考相关 IPC 标准以及锡膏的指标。  由于有铅焊接温度相对较低，若采用此焊接方式，请优先考虑板卡上的其他元器件。  钢网的开孔方式需要满足客户自身产品设计要求以及检验规范，钢网厚度推荐使用 0.18mm 以上。 5 包装 5.1 标签说明 产品名称 PN 号 产品二维码 SN 号 图 5-1 标签说明 5.2 包装说明 UM982 模块使用载带、卷盘方式（适用于主流表面贴装设备） ，包装在真空密封的铝 箔防静电袋中，内附干燥剂防潮。采用回流焊工艺焊接模块时，请严格遵守 IPC 标准对模 块进行温湿度管控，由于载带等包装材料只能承受 55℃的温度，在进行烘烤作业时需要将 模块从包装中取出。 UC-00-M31 CH R1.1 目录 17 UM982 User Manual 图 5-2 UM982 模块包装示意 P0 B E P2 A B A 尺寸栏 Po 4.00±0.10 10Po 40.00±0.20 44.00±0.30 24.00±0.10 16.80±0.10 21.80±0.10 3.30±0.10 0.35±0.05 21.8 3.3 16.8 A-A +0.15 20.20±0.10 40.40±0.10 2.00±0.10 0.10 Do 1.50 + - 0.00 D1 W P Ao B0 K0 t 0.35 1.75±0.10 1.70-0.05 E F S P2 24 引出方向 上带 载带 330*100*44 0.3 C W S F 卷装轮盘 卷 装 示 图 仅 供 参 考 +0.10 1.50-0.00 C(3:1) B-B 说明： 1. 10 个边孔的累计公差不能超过±0.2mm 2. 载带材料规格：PS 黑色抗静电， （表面阻抗 105－1011）（表面静电压