DIP 型 LTE モジュール基板 cat.M1 nRF9160
SCM-LTEM1NRF ハードウェア仕様書
1. 概要
本資料は DIP 型 LTE モジュール基板 SCM-LTEM1NRF のハードウェア仕様書です。SCMLTEM1NRF は Nordic Semiconductor の cat.M1 nRF9160 と、SIM カード(MFF2 パッケージ)及び RF コネクタを 1 枚の基板上にまとめ、LTE 通信の評価を簡易に行えるようにしたモジュール基板です。電気接続のためのスルーホールは 600mil 幅の 24 ピン DIP-IC と同様ですので、ユニバーサルボードに直接差し込むことができます。また、端面はハーフカットの 700mil 幅端面スルーホールとなっていますので、直接基板上に半田付けすることも可能です。
本モジュール基板は改良のため予告なく全体、または一部を変更する場合があります。あらかじめご了承ください。
GNSS(GPS)LTE (4G)

アンテナコネクタ

アンテナコネクタ

ステータス LED(A)ステータス LED(B)

GNSS(GPS)
給電選択ショートパッド

nRF9160-SICA

セキュアモバイルコネクト
SIM カード(MFF2 パッケージ)

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目次
1.

概要 ................................................................................................................ 12.

電気仕様 .......................................................................................................... 3
2.1. ブロック図 .................................................................................................... 3
2.2. 定格 ............................................................................................................ 3
2.3. ピンアサイン ................................................................................................. 42.1. GNSS(GPS)アンテナ供給電源選択パッド ............................................................. 63.

モジュール基板寸法 ............................................................................................ 74.

無線インタフェース ............................................................................................ 8
4.1. 一般情報....................................................................................................... 84.2. LTE 無線モジュール ........................................................................................ 84.3. 認証情報....................................................................................................... 84.4. LTE(4G)アンテナ用コネクタ ........................................................................... 104.5. 電波法認証済みアンテナ ................................................................................. 115.

nRF9160 ファームウェア書き換え方法 .................................................................. 145.1. J-Link との接続 ............................................................................................ 145.2. nRF Connect Programmer ............................................................................ 155.3. ユーザプログラムのファームウェア書き込み方法 .................................................. 175.4. LTE モデムファームウェアの書き込み方法 .......................................................... 196.

注意事項 ........................................................................................................ 227.

改訂履歴 ........................................................................................................ 23

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2. 電気仕様
2.1. ブロック図

SCM-LTEM1NRF-B

GNSS_VDD

GPS RF

MAIN RF

RF connector
HiroseU.FL-R-SMT-1

RF connector
HiroseU.FL-R-SMT-1

VBAT

GPIO1/2

UART

I2C

WAKE_IN
WAKE_OUT

SPI

LTE(cat.M1) modem
Nordic SemiconductornRF9160-SICA (B0)

COEX2
LED

SWDIO
SWDCLKnRESET
VIO(1.8～3.3V)
VBAT(3.3～5.0V)

USIM
LED(red)LED(red)MFF2 package SIM
SAKURA internet

ST-A

ST-B

secure mobile connect

Figure 1 ブロック図

2.2. 定格
本モジュール基板の定格は nRF9160-SICA の電気仕様に準拠します。nRF9160 の詳しい仕様については Nordic 社が公開している最新版のドキュメントをご覧ください。
https://infocenter.nordicsemi.com/topic/struct_nrf91/struct/nrf9160.html?cp=2_0

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2.3. ピンアサイン
Pin

Type

SymbolSymbol

Type

Pin

1

P

GNSS_VDDUART_RTS

O

242I/OGPIO_0

UART_CTSI

233I/OGPIO_1

UART_TXO

224I/OI2C_SDAUART_RXI215I

I2C_SCL

WAKE_IN

I

206O

LED

WAKE_OUTO

197O

COEX2SWDIO

I/O

188I

SPI_MOSISWDCLKI

179O

SPI_MISOnRESETI

1610I

SPI_CLK

VIO

P

1511I

SPI_NSS

VBATP

1412P

GND

GND

P

13Figure 2 ピンアサイン図

コネクタピンアサイン一覧
Type

Symbol1P

GNSS_VDD

2I/O

GPIO_0P0.26

汎用入出力ピン。用途は TBD。

3I/O

GPIO_1

P0.27

汎用入出力ピン。用途は TBD。

I/O

I2C_SDA

P0.29

I2C ペリフェラル

I

I2C_SCL

P0.30

45I2C

PinnRF9160

Description-アクティブ型 GPS アンテナの電源供給用ピンです。供給電圧はアンテナの仕様によります。

6O

LEDP0.31

ステータス LED 制御ピン。用途は TBD。

7O

COEX2COEX2nRF9160 の COEX2 ピン。
SPI ペリフェラル (予定)I

SPI_MOSI

P0.01

9O

SPI_MISO

P0.02

I

SPI_SCK

P0.03

I

SPI_NSS

P0.04

GND

GND

10SPI

81112P

GND ピン

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PinType

SymbolnRF9160

Description

13P

GND

GND

GND ピン

14P

VBAT

VDD

主電源ピン。3.3V～5.0V の電源を供給してください。

15P

VIO

VDD_GPIO

IO 電圧設定ピン。1.8V～3.3V の電源を供給してください。
リセットピン。nRF9160 内部の 2.2V でプルアップされていま

16I

nRESETnRESETす。外部でプルアップすると消費電力が増加しますので、FET 等
で OPEN/GND の制御をすることをおすすめします。
未使用時はオープンで処理してください。

17I

SWDCLKSWDCLK

18I/O

SWDIO

SWDIO

19O

WAKE_OUT

P0.20

20

I

WAKE_IN

P0.21

I

UART_RX

P0.22

22

O

UART_TX

P0.23

I

UART_CTS

P0.24

O

UART_RTS

P0.25

23

UART

2124

デバッグ用 SWD インタフェース。nRF9160 内部でプルダウンされています。未使用時はオープンで処理してください。
デバッグ用 SWD インタフェース。nRF9160 内部でプルアップされています。未使用時はオープンで処理してください。
データ受信時の通知信号(予定)
モジュール起動用の信号(予定)TRACEDCLK (デバッグオプション)
UART のデータ入力ピン
TRACEDATA[0] (デバッグオプション)
UART のデータ出力ピン
TRACEDATA[1] (デバッグオプション)
UART のフロー制御ピン(予定)TRACEDATA[2] (デバッグオプション)
UART のフロー制御ピン(予定)TRACEDATA[3] (デバッグオプション)

Type 記号凡例
P

電源ピンであることを示します。

I

入力ピンであることを示します。

O

出力ピンであることを示します。入出力ピンは IO と複合して示します。

A

アナログ電圧入力ピンであることを示します。

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2.1. GNSS(GPS)アンテナ供給電源選択パッド
nRF9160 に外付けの GNSS(GPS)アンテナを接続することができます。利用できるアンテナは、LNA(低ノイズ増幅器)が内蔵されたアクティブアンテナのみです。アンテナに供給する電源は外部給電(GNS_VDD 1pin)もしくは主電源ピン(VBAT 14pin)を選択できます。アクティブアンテナの仕様に合わせて選択してください。GNSS(GPS)機能使用時は基板上のパッドをはんだでショートさせて選択します。どちらか一方のみをショートしてください。
GNSS(GPS)アンテナのコネクタは U.FL もしくは I-PEX が適合します。

GNSS(GPS)
アンテナコネクタ

外部給電(GNSS_VDD 1pin)から給電
主電源ピン(VBAT 14pin)から給電

Figure 3 GNSS(GPS)アンテナ電源選択

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3. モジュール基板寸法
部品を含めた厚み：typ2.64mm / max2.9mm

Figure 4 モジュール基板寸法図

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4. 無線インタフェース
4.1. 一般情報
本モジュールは LTE 無線モジュールを内蔵しています。使用時には電波の受信および発射をしますので留意してください。

4.2. LTE 無線モジュール
使用モジュール

Nordic Semiconductor nRF9160-SICA(B0)準拠仕様

3GPP LTE release 13

使用周波数帯Cat-M1: B1/B2/B3/B4/B5/B8/B12/B13/B14/B17/B18/B19/B20/B25/B26/B28/B66

UE カテゴリ

Category M1

4.3. 認証情報
本モジュールは、日本国の電波法令上、工事設計認証を受けた特定無線設備に該当します。その認証番号は 005-102122 です。また、本モジュールは日本国の電気通信事業法上、電気通信事業者の電気通信回線設備に接続される端末機器に該当し、技術基準に適合していることの設計認証を受けています。その認証番号は D19-0085005 です。各々の認証番号の表示は直接部品に表示されておらず、nRF9160-SICA の梱包パッケージ上に記載して表示されたこととされています。次のページに nRF9160-SICA のパッケージ情報を参考情報として記載します。本モジュールを組み込んだ製品において、同様の認証番号を表示することができます。
本モジュールを運用するためには工事設計認証において、アンテナリストに記載されている形式のアンテナを用いる必要があります。既製品、新規設計品にかかわらず、リストにない新たなアンテナを使用するためには、アンテナを追加するための認証手続き（有償）が必要となります。
また、本モジュールを組み込んだ最終製品が Body-SAR（人体における比吸収率）規制の適用を受ける無線設備に該当する場合は、製品全体として Body-SAR を測定した上で改めて技術基準適合証明等の手続きを行う必要があります。

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Figure 5 nRF9160-SICA のパッケージ情報

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4.4. LTE(4G)アンテナ用コネクタ
LTE(4G)のアンテナは基板上の U.FL コネクタに接続します。U.FL から SMA 等へ変換するアダ
プタケーブルを通してアンテナを接続するか、アンテナから同軸線を通して U.FL コネクタに接続することができます。電波法認証済みのアンテナを使用する限りにおいて、LTE モジュール基板とアンテナ間を同軸ケーブルで引き延ばすことは問題ありません。ただし、信号を増幅する装置を通すことは電波法違反となる恐れがあります。
LTE(4G)アンテナのコネクタは U.FL もしくは I-PEX が適合します。

LTE (4G)
アンテナコネクタ

Figure 6 LTE(4G)アンテナコネクタ

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4.5. 電波法認証済みアンテナ
メーカー

型番

Antenova

SR4L002

Antenova

SRFC015

Johanson technology

0830AT54A2200

Siretta

Delta 1A

Siretta

Echo 40

STAF

T16-062-1015

STAFT16-062-1022

STAF

T16-062-1023

STAF

T16-062-1016

STAF

T16-062-1025

STAF

T16-062-1024

STAF

T18-018-1098

STAF

T17-058-1069

STAF

T17-058-1069

STAF13-023

STAF

T13-023-1001

Unictron

CC26DH

Unictron

CC40D7

Unictron

CC26DV

Unictron

AA880

LS Mtron Co. Ltd.

LS01-I-19001-A0

TAOGLAS

GA.111.101111

TAOGLAS

MGA1.101111

TAOGLAS

PA.700.J

TAOGLAS

TG.08.0113

TAOGLAS

TG.10.0113

TAOGLAS

TG.10R.A.0113

TAOGLAS

TL.10.1HH11W

Ethertronics

P822601

Fractus Antennas

FR01-S4-210

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Ethertronics

P822601/P822602

LS Mtron Co. Ltd

Braveridge AB Tracker (LS01-I-20013-A0)

ASNICS Co., Ltd

FPC-8872128-2254-IPR

ASNICS Co., Ltd

FPC-8872205-3940-IPR

JIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

FP90180A60NO_P120MM_AS

JIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

FPC850-2300A0_P65MMJIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

FP70210A70N0_P150MMJIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

PAD900A3920NO_P100MMJIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

PAD850X6420NO_P100MMJIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

PAD900NO_P3506_P120MMJIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

GSM_PAI_900-1800A_AS60_ ASEK18

ASNICS Co., Ltd

W2L-1750W1900-S160M-SMP250

ASNICS Co., Ltd

W2L-1775W1850-L203-SMP

ASNICS Co., Ltd

W2L-1775W1850-S200-SMP

ASNICS Co., Ltd

W2L-8302205-L15721-SMP

ASNICS Co., Ltd

W2L-8302205-L22225-SMP

JIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

GSM_WA900A1_J5M

JIAXING GLEAD ELECTRONICS CO.,LTD

GSM_PL900C1_J

JIAXING JINCHANG ELECTRONICTECHNOLOGY CO.,LTD
JIAXING JINCHANG ELECTRONICTECHNOLOGY CO.,LTD
JIAXING JINCHANG ELECTRONICTECHNOLOGY CO.,LTD
JIAXING JINCHANG ELECTRONICTECHNOLOGY CO.,LTD
JIAXING JINCHANG ELECTRONICTECHNOLOGY CO.,LTD
JIAXING JINCHANG ELECTRONICTECHNOLOGY CO.,LTD

MCG016J-L
MCG017J-L
MCG139J-L
MCG142J-L
MCG146J-L
MCG410J

ShenZhen Powerful Technology

YL0196-LTE-A0

ShenZhen Powerful Technology

YL-4G-W1015

Shenzhen SKYLink Technology Co.,Ltd

FG06A

Shenzhen SKYLink Technology Co.,Ltd

GZZJ.SKCA04A-L

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Unictron Technologies Corp.

H2B1MF1A2F0100

Unictron Technologies Corp.

H2B1MH1A2F0100

Unictron Technologies Corp.

H2UE3P2D2G0100

Unictron Technologies Corp.

H2UE3P1D2G0100

Antenova

SR4L049

Antenova

A10340H

Taoglas Limited,

TG.09.0113

Taoglas Limited,

TG.22.0112

Taoglas Limited,

TG.30.8113

Taoglas Limited,

PA.25A

Taoglas Limited,

PCS.06.A

Taoglas Limited,

FXP14.07.0100A

Taoglas Limited,

FXP14.24.0100B

Taoglas Limited,

FXP40.07.0085A

Taoglas Limited,

GA.120.301111

Taoglas Limited,

GA.130.201111

Taoglas Limited,

GA.132.201111

Taoglas Limited,

GSA.8822.B.301111

Taoglas Limited,

GSA.8835.A.101111

Taoglas Limited,

MA252.A.LB.001(5m)

Taoglas Limited,

GSA.8842.A.205111

Taoglas Limited,

PA.26A

Taoglas Limited,

MA251.A.BI.001

Taoglas Limited,

GSA.8821.B.301111

STAF

T17-058-1070

STAF

T18-078-1127

STAF

T18-051-1117

STAF

T18-051-1120

STAF

T18-051-1141

STAF

T16-062-1015

STAF

T16-062-1022

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5. nRF9160 ファームウェア書き換え方法
5.1. J-Link との接続モジュール基板に搭載された nRF9160 のファームウェア書き換え及びデバッグは SWD インタフ
ェースを介して行います。書き込みツールは J-Link を使用します。

次の J-Link シリーズで動作を確認しています。
・J-Link BASE
・J-Link BASE Compact
・J-Link BASE EDU ※EDU モデルは製品開発には使用できません
・J-Link EDU Mini ※EDU モデルは製品開発には使用できません

J-LinkSWDIOSWDCLKnRESET
VTref
GND

電源
VIO(1.8～3.3V)
VBAT(3.3～5.0V)
GND

Figure 7 J-Link とモジュール基板の接続

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5.2. nRF Connect Programmer
Nordic 社の Web ページより、nRF Connect for Desktop をダウンロードし、インストールします。ダウンロード URL：https://www.nordicsemi.com/Software-and-tools/DevelopmentTools/nRF-Connect-for-desktop/Download
nRF Connect の Programmer をインストールし、Open をクリックします。

Figure 8 nRF Connect 起動画面

Figure 9 nRF Connect Programmer 起動画面
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左上の Select device から J-Link を選択します。

Figure 10 J-Link のデバイス選択
選択後はこのような画面になります。

Figure 11 デバイス選択後の画面
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5.3. ユーザプログラムのファームウェア書き込み方法
nRF9160 は大きく分けて二つのファームウェアに分かれています。Nordic 社が提供する LTEモデムファームウェアとユーザプログラムのファームウェアとなっていて、それぞれ別のプロセスで書き込みます。始めにユーザプログラムのファームウェアの書き込み方法について説明します。
Read ボタンを押すと nRF9160 と通信が始まり、画面左側のボックスにプログラムメモリの使用領域が表示されます。表示されない場合はモジュール基板に電源が供給されているか、J-Link が正しく接続されているかを確認してください。

Figure 12 Read ボタンを押して nRF9160 のプログラムメモリの読み取り

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Add file を押して、書き込むファームウェアを選択します。

Figure 13 ファームウェアの選択
Erace & write を押して書き込みます。書込後に Read を押すことで書き込んだ内容を確認できます。

Figure 14 ファームウェアの書き込み

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5.4. LTE モデムファームウェアの書き込み方法
Nordic 社が提供する nRF9160 の LTE モデムファームウェアは、ハードウェアの基本機能の改善や機能追加が行われるとバイナリファイルの形式で公開されます。基本的に一度書き込めば以後必要なければ書き換える必要はありません。LTE モデムファームウェアは mfw_nrf9160_x.x.x.zipのファイル名で提供されます。zip ファイルを解凍する必要はありません。出荷時点でのファームウェアバージョンは mfw_nrf9160_1.2.3.zip です。1.3.x 以降のファームウェアであっても動作しますが、LTE 接続試行間隔の挙動が大きく変更されているため、LTE 通信の接続確立までに異常に時間がかかる場合があります。

nRF9160 SiP modem firmware
ダウンロード URL：https://www.nordicsemi.com/Products/Low-power-cellularIoT/nRF9160/Download#infotabs

Figure 15

nRF9160 SiP modem firmware ダウンロードページ

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nRF connect Programmer の Add file を押して、ダウンロードした mfw_nrf9160_x.x.x.zipのファイルを選択します。右側のボックスに選択した zip ファイルの名前が表示されます。

Figure 16 LTE モデムファームウェアの選択
Write ボタンを押すと LTE モデムファームウェアの書き換えが開始されます。

Figure 17 LTE モデムファームウェアの書き換え

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Completed successfully in xx seconds. と表示されれば書き換えに成功しています。

Figure 18 LTE モデムファームウェアの書き換え成功

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6. 注意事項
用途の限定

この製品は，特別に高い信頼性が要求され，その故障や誤作動が生命または身体に危害を及ぼす恐れ，膨大な財産損害を引き起こす恐れ，もしくは社会的に深刻な影響を及ぼす恐れのある用途に適用されることは意図されていません。購入者側の責任で以下を含む用途にこの製品を使用された
場合，当社はいかなる責も負いかねますのでご了承ください。
原子力関連機器，航空宇宙機器，海底機器，電力制御機器，医療機器，輸送機器（自動車，列車，船舶等），交通用信号機器，燃焼制御機器，各種安全関連機器，金融関連機器，昇降機器，その他
これらの機器と同等の機器
屋外での使用屋外で使用される場合や，防水性を要求されるような環境で使用される場合は，適切な防水構造の採用および結露対策を実施してください。
コネクタ

コネクタ挿抜時には，過度の応力を加えないよう注意してください。また，搭載時には，応力が連続して加わらないよう注意してください。
設置環境

誤作動や，動作不良が予想されますので，以下のような状態または環境条件下では使用しないでください。
(ア) 液体の中，または腐食性雰囲気のある場所(イ) 高湿が連続する場所(ウ) 潮風を受ける場所(エ) 直射日光を受ける場所(オ) 急激な温度変化がある場所(カ) ヒーターやエアコンなどの風を直接受ける場所(キ) 強い振動がある場所(ク) 強い電磁波がある場所(ケ) 帯電または静電気が発生する場所(コ) その他，これらに準じる条件下
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7. 改訂履歴
日付

版

改訂内容

2022 年 3 月 30 日

1.0.0

初版

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