SARA-G450：小巧强大的GSM/GPRS模块解决方案

在物联网（IoT）和机器对机器（M2M）通信蓬勃发展的今天，可靠且高效的无线通信模块至关重要。u-blox的SARA-G450 GSM/GPRS模块凭借其紧凑的设计、丰富的功能和出色的性能，成为众多应用的理想选择。今天我们就来深入了解一下这款模块。

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功能概述：小身材大能量

SARA-G450采用了微型SARA 96 - pin LGA（Land Grid Array）封装，尺寸仅为26.0 x 16.0 mm，却集成了基带、RF收发器、电源管理单元和功率放大器等关键组件。这种集成化的设计不仅实现了低功耗，还便于将其轻松集成到紧凑的设计中，并且可以无缝迁移自u-blox其他支持2G、3G、LTE和LPWA（Cat M1和Cat NB1）无线接入技术的蜂窝模块系列。

它是一款功能齐全且经过认证的解决方案，能够有效降低成本并缩短产品上市时间。适用于各种M2M应用，如自动抄表（AMR）、远程监控自动化与控制（RMAC）、监控与安全、道路收费、资产跟踪、车队管理、防盗系统和销售点（PoS）终端等。

此外，SARA-G450还是一款全功能的GSM/GPRS四频段蜂窝模块，具备丰富的功能集，包括大量的互联网协议。它还设计为可完全集成访问u-blox的GNSS定位芯片和模块，具备嵌入式A - GPS（AssistNow Online和AssistNow Offline）功能。任何通过单个串口连接到蜂窝模块的主机处理器都可以同时控制蜂窝模块和定位芯片/模块。

产品特性亮点

这里列举了SARA-G450的主要功能特性，下面挑几个重点介绍：			Model
		Data
	GSM/GPRS 4 - band	Bands
	USB 2.0	Interfaces
0
	GPIO
0	Digital audio
	Antenna supervisor
	Embedded SSL/TLS
	CellLocate8
	FOTA
	Dual stack IPv4/ IPv6
		Grade

● = supported by all FW versions □ = supported by product version “01” onwards

1. 多频段支持：支持GSM 850 MHz、E - GSM 900 MHz、DCS 1800 MHz和PCS 1900 MHz四个频段，确保了在全球范围内的广泛覆盖。
2. 丰富接口：具备USB 2.0、GPIO、数字音频等多种接口，方便与各种外部设备进行连接和通信。
3. 安全通信：嵌入式SSL/TLS协议为数据传输提供了安全保障，适用于对数据安全要求较高的应用场景。
4. 定位功能：CellLocate和集成的GNSS定位功能，可实现设备的位置估计和精确定位，为资产跟踪等应用提供了有力支持。

接口设计：灵活多样，满足多元需求

电源管理接口

• 模块供电输入（VCC）：SARA-G450模块需要通过三个VCC引脚由直流电源供电。VCC引脚#52和#53为内部RF功率放大器供电，在通话期间RF传输开启时，该部分消耗模块的大部分总电流；VCC引脚#51为内部基带电源管理单元供电，消耗的电流较少。系统电源电路必须能够承受最大功率电平下发射脉冲期间的最大脉冲电流。
• RTC供电输入/输出（V_BCKP）：V_BCKP是SARA-G450模块的实时时钟（RTC）供电引脚。当VCC电压在有效工作范围内时，内部电源管理单元（PMU）为RTC供电，并且相同的供电电压可在V_BCKP引脚上获取；如果VCC电压低于最小工作限制，V_BCKP引脚可以外部为RTC供电。
• 数字I/O接口供电输出（V_INT）：模块在开启时会在V_INT引脚内部生成供电轨输出，该电压域用于为模块的通用数字I/O接口（UART接口、I2C接口和GPIO引脚）供电。V_INT的电压值可以根据VSEL输入引脚的配置设置为1.8 V或3 V，可替代外部稳压器使用。

天线接口

• 天线RF接口（ANT）：ANT引脚的阻抗为50 ，提供了SARA-G450模块的RF天线接口。
• 天线检测（ANT_DET）：ANT_DET引脚是一个模数转换器（ADC）输入，通过应用板上的外部天线检测电路评估ANT引脚到GND的电阻，以检测天线的存在。

系统功能接口

• 模块开机（PWR_ON）：模块可以通过两种方式开机，一是在PWR_ON输入引脚上施加低电平（正常情况下由于内部上拉为高电平）并保持有效时间；二是通过RTC闹钟，即预编程的预定时间。
• 模块关机：可以通过AT + CPWROFF命令正常关机，此时会存储当前设置并脱离网络；如果在PWR_OFF引脚上施加低电平并保持有效时间，会导致硬件突然关机，但不会存储当前参数设置和正确脱离网络；当VCC电源电压低于扩展工作范围的最低限制时，会发生欠压突然关机；如果启用并配置了智能温度监控器功能，当模块内部温度达到危险区域时，会发生过热或过冷关机。
• 模块复位：可以通过AT + CFUN命令进行正确复位，此时会将当前参数设置存储在模块的非易失性存储器中并正确脱离网络；如果在PWR_OFF引脚上施加低电平并保持有效时间，会导致硬件突然关机，之后可以在PWR_ON输入引脚上施加低电平并保持有效时间来重新启动模块。
• 数字I/O接口电压选择（VSEL）：模块的数字I/O接口（UART接口、I2C接口和GPIO引脚）可以在1.8 V或3 V电压轨下工作，通过VSEL输入引脚进行选择。需要注意的是，工作电压不能动态更改，必须在模块启动前设置好VSEL输入引脚的配置。

其他接口

• SIM接口：提供（U）SIM卡接口，支持1.8 V和3 V的SIM卡类型，具备高速SIM/ME接口和自动检测所需SIM支持电压的功能。同时，SIM_DET引脚可用于检测SIM卡的存在。
• 串口接口：包括主UART接口、辅助UART接口、用于固件升级和跟踪的额外UART接口以及DDC（I2C兼容）接口。这些接口支持不同的功能，如AT命令模式、数据模式、MUX功能、GNSS隧道传输、固件升级和跟踪日志捕获等。
• 音频接口：提供模拟音频输入和输出接口，可连接外部模拟音频设备或麦克风和扬声器。
• GPIO接口：提供4个GPIO引脚（GPIO1 - GPIO4），可以配置为通用输入/输出或提供自定义功能，如网络状态指示、外部GNSS电源启用、最后喘息通知触发等。

引脚定义：清晰明确，便于设计

SARA-G450模块的引脚分配详细明确，每个引脚都有其特定的功能和电气特性。通过查看引脚定义表格，可以清楚地了解每个引脚的名称、电源域、输入/输出类型、描述和备注等信息。这对于硬件设计工程师来说非常重要，能够确保正确连接和使用模块的各个功能。

No	Name	Power domain I/O		Description	Remarks
1	GND	-	N/A	Ground	All the GND pads must be connected to ground.
2	V_BCKP	-	I/O	Real Time Clock supply input/output	V_BCKP = 3.1 V (typical) generated by the module to supply the Real Time Clock when VCC supply voltage is within valid operating range. See section 4.2.2 for detailed electrical specs.
3	GND	-	N/A	Ground	All the GND pads must be connected to ground.
4	V_INT	-	O	Digital I/O Interfaces	V_INT supply output, rail of the Digital I/O Interfaces,
				supply output	generated by the module when it is switched-on. V_INT = 1.8 V (typical), if VSEL is connected to GND. V_INT = 3 V (typical), if VSEL is unconnected. Test-point recommended for diagnostic purpose. See section 4.2.2 for detailed electrical specs.
5	GND	-	N/A	Ground	All the GND pads must be connected to ground.
6	DSR	GDI	O	UART data set ready	Circuit 107 (DSR) in ITU-T V.24.
					PU/PD class b. Value at reset: T/PD See section 4.2.9 for detailed electrical specs.

电气规格：性能稳定，品质保障

绝对最大额定值

了解模块的绝对最大额定值非常重要，因为超过这些限制可能会导致设备永久性损坏。表格中列出了各个引脚和参数的最大电压、温度范围等限制，如VCC模块供电电压的范围为 - 0.15 V至5.0 V，V_BCKP RTC供电电压的范围为 - 0.15 V至3.5 V等。

工作条件

• 工作温度范围：模块的正常工作温度范围为 - 20°C至 + 70°C，在这个范围内模块完全功能正常并符合3GPP规范；扩展工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，但超出正常工作温度范围可能会影响RF性能。
• 电源/功率引脚：详细列出了VCC、V_BCKP、VSIM等电源引脚的输入和输出电压、电流等特性，为电源设计提供了重要依据。
• 电流消耗：给出了模块在不同工作模式下的电流消耗情况，包括关机模式、空闲模式、循环空闲/活动模式、活动模式和连接模式等。这些数据对于评估系统的功耗和电池续航能力非常关键。
• RF性能：明确了模块的工作RF频率频段，包括GSM 850、E - GSM 900、DCS 1800和PCS 1900的上行和下行频段，以及接收器的输入灵敏度。
• 其他引脚特性：还介绍了ANT_DET、PWR_ON、PWR_OFF、SIM引脚、通用数字接口引脚、DDC（I2C）引脚和音频引脚等的具体电气特性。

机械规格：尺寸精准，便于安装

SARA-G450模块的机械规格详细描述了其尺寸和公差，包括模块的高度、宽度、厚度、引脚间距等参数。这些精确的尺寸信息对于设计应用板的尺寸和布局非常重要，确保模块能够正确安装和使用。同时，模块的所有焊盘采用Cu基材和化学镀镍浸金表面处理（Ni > 2.54 m / Au > 0.03 m），为焊接提供了良好的条件。

认证与批准：合规可靠，值得信赖

可靠性测试

产品系列的资格测试按照ISO 16750 “道路车辆 - 电气和电子设备的环境条件和测试”以及相关标准进行，确保模块在各种环境条件下的可靠性和稳定性。

认证情况

SARA-G450模块符合欧盟RoHS 3指令，不使用天然橡胶、吸湿材料或含石棉的材料。同时，它还获得了GCF（全球认证论坛）、CE（欧洲合格认证）、Anatel（巴西国家电信局）、CCC（中国强制性认证）、SRRC（中国国家无线电管理委员会）、ICASA（南非独立通信管理局）等多项认证。不过需要注意的是，并非所有不同产品型号都能获得上述所有认证，如需了解特定产品订购号的完整认证列表，可联系u-blox办公室或销售代表。

产品处理：小心谨慎，确保安全

包装形式

SARA-G450模块以密封的卷带形式交付，每卷可包含250个模块，采用u-blox包装信息指南中描述的B2型卷带。这种包装形式便于高效生产、生产批次设置和拆卸。此外，数量少于250个的模块也可提供，具体可联系u-blox了解详情。

湿度敏感性

模块属于符合IPC/JEDEC规范的湿度敏感设备（MSD），湿度敏感度等级（MSL）为4级。这意味着在包装和处理过程中需要采取相应的预防措施，更多关于湿度敏感度等级、标签、存储和干燥的信息可参考u-blox包装信息指南。

回流焊接

回流焊接曲线应根据u-blox的建议进行选择，严格遵守这些预防措施，否则可能会对设备造成严重损坏。

ESD预防

SARA-G450模块包含高度敏感的电子电路，属于静电敏感设备（ESD）。在处理模块时，必须确保采取适当的ESD预防措施，如在应用板上实施ESD保护措施等。否则，可能会导致模块永久性损坏。

默认设置：方便快捷，易于使用

文档中列出了模块各个接口的默认设置，如UART接口、辅助UART接口的AT命令接口默认启用，波特率、帧格式等参数也有默认配置；电源节省功能默认禁用，网络注册为自动网络注册等。这些默认设置为开发者提供了方便，减少了初始配置的工作量。

标签与订购信息：清晰明了，便于采购

产品标签

SARA-G450模块的标签包含u-blox标志、生产批次、无铅标识、产品型号、IMEI号码、认证信息和生产国家等内容。如需了解模块合规性的批准代码和所有证书，可访问u-blox网站或联系当地的u-blox办公室或销售代表。

代码解释

介绍了三种不同的产品代码格式，包括产品名称、订购代码和型号编号，以及每个代码部分的含义。这有助于用户准确理解和选择所需的产品。

订购信息

列出了不同型号的订购编号和描述，如SARA-G450-00C和SARA-G450-01C，用户可以根据自己的需求进行选择。

综上所述，SARA-G450 GSM/GPRS模块以其丰富的功能、灵活的接口设计、稳定的电气性能和可靠的认证保障，成为了M2M应用领域的一款优秀选择。无论是对于新手工程师还是经验丰富的专业人士来说，它都是一个值得考虑的解决方案。但在实际应用中，我们还需要根据具体的项目需求和设计要求，仔细评估和使用该模块，确保系统的稳定性和性能。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？或者对该模块还有哪些疑问，欢迎在评论区留言讨论。