Nedavno su se u našoj laboratoriji spojila dva potpuno različita svijeta: svijet jeftinih radio primopredajnika i svijet skupih širokopojasnih sistema za snimanje radio signala.
Prvo su nam se obratili naši dobri prijatelji da napravimo softver za snimanje signala u opsegu od 500 MHz. Mi, naravno, nismo mogli odbiti. Uostalom, to je bilo potrebno uraditi na ploči kompanije „Instrumental Systems“, koju poznajem odavno. U zoru moje inženjerske karijere morao sam da radim sa njihovim hardverom i softverom.
A onda je došao moj dragi prijatelj из i zatražio da se napravi sistem pozicioniranja za dronove bez GPS-a. Potrebno je, kaže, emisiju pokrenuti u zatvorenom prostoru. A na ulici ovih dana, zapravo ne želite da lansirate nekoliko miliona dolara u nebo na nepouzdanom GPS-u. Smetnje u satelitskoj navigaciji i lažiranje .
Za pozicioniranje bez satelita sa tačnošću boljom od deset centimetara u zoni do kilometra nisam našao ništa osim UWB tehnologije. DecaWave je već dugo na tržištu, proizvodeći DW1000 čip i module bazirane na njemu. Čip je UWB primopredajnik standarda IEEE 802.15.4-2011. Inače, stvar je jedinstvena, sa duplim ili čak trostrukim dnom. Nadam se da ćemo moći da prodremo u njegove dubine u narednih nekoliko godina i pišemo o tome. Definitivno to nećete moći ranije.
Ali danas ne govorimo o pozicioniranju, o tome ćemo u narednoj seriji.
Danas snimamo DW1000 signal. A širina pojasa ovog signala nije ni više ni manje, već 1000 ili 500 MHz, što je određeno brojem kanala. „Potpuno slučajno“ na susednom stolu je bio kompjuter sa pločom iz "Instrumental Systems" sa FMC mezaninom od Analog Devices.
Ovdje treba napomenuti „za tužioca“ da je AD9208 ADC danas sankcionisana tehnologija. Ne možete ga legalno kupiti u Rusiji, iako to ponekad zaista želite. Ali ovaj modul je kupljen jako davno, kada još nije bilo sankcija. On je čist, kao duša bebe. Nadam se da će ovo priznanje biti podneto u predmetu i da će biti pripisano optuženom.
Nećemo sada ulaziti u detalje razvoja softvera za snimanje toka uzoraka u memoriju računara. Nažalost, još uvijek ne možemo objaviti izvorni kod aplikacije za Linux. Ali nadamo se da ćemo sljedeći put dobiti dozvolu za to. Vrijedi samo napomenuti da to nije bilo lako, čak i ako se uzme u obzir obezbjeđen softverski razvoj Instrumentalnih sistema. Sam ADC i sistem za njegovo taktiranje i izlaz uzoraka koji koristi JESD204B tehnologiju je prilično teško razumjeti, a potrebne su i hardverske zakrpe u modulu iz AD. REFCLK signal je apsolutno neophodan za ulazni sistem, ali na modulu ide na pogrešne noge FMC konektora i, shodno tome, ne ide na desne noge FPGA. Morao sam staviti flaster, koji se vidi na slici ispod - dvije crvene žice. Bilo je, naravno, sumnji da će to uspjeti. Brzina takta je visoka na 375 MHz i patch je užasan. Ali sistem se snašao.
Cela kuhinja izgleda ovako.
Ovdje možete vidjeti računar sa dobrim I/O sistemom, FMC126P ploču i AD9208-3000EBZ mezanin. Među generatorima: generator od 3000 MHz za taktiranje ADC-a, generator od 770 MHz za REFCLK. Kablovi sa SMA konektorima povezuju generatore i daju ulazni signal.
Brzina sirovih podataka sa ADC izlaza, ako ne ulazite u detalje, iznosi 12 GB/s sa dva kanala. Prema mjerenjima i prema deklaraciji proizvođača FMC126P ploče, maksimalna ulazna brzina je 5 GB/s. Stoga smo koristili samo jedan kanal u ADC-u i propuštali ga kroz DDC (Digital Down Converter) ugrađen u AD9208 sa decimacijom za četiri. Dakle, protok podataka je bio 3 GB/s (frekvencija uzorkovanja 750 MHz, 16-bitni kompleksni signal).
Provjera da li sistem ima vremena za snimanje uzoraka je vrlo jednostavna: samo trebate pratiti ljepljive bitove FPGA FIFO statusa. Ako nije bilo FIFO Overflow događaja preko noći, bit se neće postaviti. I sa zadovoljstvom konstatujemo da nije bilo gubitka očitavanja. Prvo provjeravamo, naravno, da li statusni bitovi fiksiranja rade. Također gledamo oblik signala iz datoteke kako bismo bili sigurni da kvalitet snimljenog ADC signala odgovara dokumentaciji.
Ali kakav bi signal bio dostojan takvog ulaznog sistema? Naravno UWB sa susednog stola!
Na sreću, odabrali smo frekvenciju kanala od 4 GHz za sistem pozicioniranja drona. Ovo odgovara kanalima 4 i 2 u terminologiji DW1000 (slika 13 u tablici sa podacima). Napravili smo antenu ugrađenu u ploču za ovu frekvenciju, ili bolje rečeno, za ovaj opseg. Nije bilo lako koordinirati to u tako širokom opsegu. Ali stvar se ispostavila kao erotska! Neki kažu da izgleda kao simbol... sa ušima.
Signal od 4 GHz sa propusnim opsegom od 500 MHz spada u treći Nyquist opseg i ima dovoljne zaštitne intervale da izbjegne aliasing. Stoga smo jednostavno povezali signal DW1000 na AD9208 ADC ulaz direktno.
Dobili smo dva fajla: jedan sa PRF frekvencijom od 64 MHz, drugi - 16 MHz. Brzina prenosa je postavljena na minimum za DW1000 - 110 kbit/s.
ovo fajl, ovo . Budite oprezni, fajlovi su ogromni!
U prvom fajlu vidimo pakete koji traju oko 750 uzoraka ili 1000 nanosekundi.
U drugom fajlu paketi su četiri puta kraći.
I ovo je u potpunosti u skladu sa standardom IEEE 802.15.4-2011 u smislu UWB fizičkog sloja:
Modulacija unutar paketa je slična faznoj modulaciji, koja također odgovara onoj specificiranoj u BPSK standardu. Sam standard možete pronaći na Internetu, potražite “IEEE 802.15.4-2011”.
Ako malo proširite vremenski prozor posmatranja, može se uočiti i neujednačenost paketa, što odgovara opisu hibridne modulacije IEEE 802.15.4-2011 UWB - položaj-faza (BPM-BPSK).
Generalno, smatram da je DW1000 čip i modulacija ovog UWB PHY bomba, šta god to značilo, stvar, na nivou vojnog JTIDS-a. Ovo je moj novi hobi. Nastavlja se!
S jedne strane ćemo kopati DW1000, s druge ćemo se baviti IEEE 802.15.4 standardom.
izvor: www.habr.com