Hiljuti kohtusid meie laboris kaks täiesti erinevat maailma: odavate raadio-transiivrite maailm ja väga kallite laiaulatuslike raadio-signaalide salvestussüsteemide maailm.
Esialgu pöördusid meie head sõbrad meie poole, et luua tarkvara 500 MHz lainepikkuse salvestamiseks. Loomulikult ei saanud me keelduda. Oli ju vaja see teha firma „Instrumentaalsed Süsteemid” plaadil, keda ma olen juba ammu tundnud. Oma inseneritegevuse alguses pidin töötama nende seadmete ja tarkvaraga.
Siis tuli kallis sõber API-s ja palus luua GPS-ta dronide positsioneerimissüsteem. Ütleb, et peame ette valmistama näituse siseruumides. Ja tänapäeval ei taha ju väljas taevasse lasta mitu miljonit raha ebaturvalise GPS-i peale. Signaalihäired ja satelliitnavigatsiooni häkkimine .
Ilma satelliitideta ja parem kui kümne sentimeetri täpsuse saavutamiseks kuni kilomeetrise ulatuses ei leidnud ma midagi muud kui UWB tehnoloogiat. Turu peal on juba ammu ettevõte DecaWave, mis toodab DW1000 mikroskeeme ja mooduleid selle alusel. Mikroskeem on IEEE 802.15.4-2011 standardi järgi SHP-transiivrer. Muide, see on ainulaadne asjaolu, millel on topelt või isegi kolmikpõhi. Loodan, et suudame selle sügavustes järgmise paar aasta jooksul orienteeruda ja sellest kirjutada. Varem ei olnud aega.
Kuid tänane teema ei ole positsioneerimine, sellest räägime järgmistes osades.
Täna salvestame DW1000 signaali. Ja selle signaali lainepikkus ei ole palju, vaid 1000 või 500 MHz, mis määratakse kanali numbri järgi. „Täpselt juhuslikult” seisis naaberlaual arvuti plaadiga Firma „Instrumentaalsed Süsteemid” FMC-mezaniniga ettevõttelt Analog Devices.
Siin tuleks märkida „prokurörile”, et AD9208 ADC on täna sanktsioonidega tehnika. Seda pole Venemaale legaalselt võimalik osta, isegi kui vahel on väga soov. Kuid just see konkreetne moodul osteti väga ammu, kui sanktsioone veel ei olnud. See on puhas nagu beebi hing. Loodan, et see tunnistus lisatakse asjasse ja loetakse süüdistatavale kasuks.
Ärme praegu süveneda tarkvara arendamise detailidesse, mis salvestab voogude näidud arvuti mälu. Kahjuks ei saa me praegu avalikustada Linuxi rakenduse lähtekoodi. Kuid loodame järgmise korraga sellele loa saada. Tuleb lihtsalt märkida, et see ei olnud lihtne, isegi arvestades Instrumentaalsete Süsteemide pakutud tarkvaralahendusi. ADC ja tema ajastus- ja väljundisüsteem JESD204B tehnoloogia järgi on üsna keerulised mõistmiseks ning AD moodulis osutusid vajalikuks riistvarapatšid. REFCLK signaal on sisend süsteemis kindlasti vajalik, aga moodulis ei lähe see õigetele FMС pistiku jalgadele ning seetõttu ei jõua see vajalikesse FPGA jalgadesse. Pidi rakendama patši, mida saab näha alloleval fotol — kaks punast juhet. Loomulikult oli kahtlusi, et see toimib. Kellafrekvents on kõrge — 375 MHz ja patš on kohutav. Kuid süsteem suudab sellega hakkama saada.
Kogu köök näeb välja niimoodi.
Siit võib märgata head sisend-väljund süsteemiga arvutit, FMC126P plaati, mehhanismi AD9208-3000EBZ. Generaatoreid: 3000 MHz generaator ADC ajastamiseks, 770 MHz generaator REFCLK jaoks. SMA pistikutega kaablid ühendavad generaatorid ja edastavad sisendisignaali.
ADC väljundi toores andmeedastuskiirus, kui ei ole liialdada, on 12 GB/s kahe kanali pealt. FMC126P plaadi tootja mõõtmiste ja deklareerimise kohaselt on maksimaalne sisestamise kiirus 5 GB/s. Seetõttu kasutasime ADC-s ainult ühte kanali ja edastasime selle AD9208 sisseehitatud DDC (Digital Down Converter) kaudu neljakordse dekimaadiga. Seega andmevoog oli 3 GB/s (diskreetimisfrekvents 750 MHz, 16-bitine kompleks signaal).
Süsteemi võime näitude salvestamist kontrollida on väga lihtne: tuleb lihtsalt jälgida, kas FIFO FPGA staatuse bitid ei kleepu. Kui öö jooksul ei olnud FIFO Overflow sündmust, ei tõuse see bit. Ja me rõõmuga tuvastame, et kaotusi ei olnud. Eelnevalt kontrollime loomulikult, kas staatuse bitide fikseerimine töötab. Samuti vaatame signaali kuju failist, et veenduda, et ADC signaali kvaliteet vastab dokumentatsioonile.
Aga milline signaal väärib sellist sisend süsteemi? Muidugi UWB naabri laual!
Õnneks valisime dronide positsioneerimise süsteemile 4 GHz-kanali sageduse. See vastab DW1000 terminoloogias kanalitele 4 ja 2 (kuvatakse joonisel 13 andmelehes). Me tegime sellele sagedusele integreeritud antenni, või õigemini, sellele sagedusvahemikule. Selle laiuse jooksul oli see ühilduvuse tagamine keeruline. Aga tulemus jäi igati nauditav! Mõned ütlevad, et see meenutab sümbolit... kõrvadega.
4 GHz signaal, mille ribalaius on 500 MHz, satub Nyquist'i kolmandasse vahemikku ja omab piisavaid kaitseintervalle spektri kattumise vältimiseks. Seetõttu suunasime DW1000 signaali otse AD9208 ADC sisendisse.
Saime kaks fail: üks PRF sagedusega 64 MHz, teine - 16 MHz. Andmeedastuskiirus oli DW1000 jaoks minimaalne - 110 kbit/s.
See on fail, see on . Olge ettevaatlikud, failid on tohutud!
Esimeses failis näeme pakette, mille kestus on umbes 750 näidist või 1000 nanosekundit.
Teises failis on paketid neli korda lühemad.
Ja see vastab IEEE 802.15.4-2011 standardile UWB füüsilise tasandi osas:
Paketi sees on modulaatsioon sarnane faasmodulaatsioonile, mis samuti vastab standardis näidatud BPSK-le. Ise standardit saate leida internetist, otsige "IEEE 802.15.4-2011".
Kui pisut laiendada vaatamisakent, siis on näha pakettide mittesümpaatset järjestust, mis vastab hübriidmodulatsiooni kirjeldusele IEEE 802.15.4-2011 UWB - positsioon-faas (BPM-BPSK).
Üldiselt pean DW1000 kiipi ja selle UWB PHY modulaatsiooni uskumatuks, mis iganes see ka ei tähendaks, tasemel sõjaline JTIDS. See on minu uus hobi. Jätkub!
Ühest küljest kaevame DW1000, teisest küljest uurime IEEE 802.15.4 standardit.
Allikas: habr.com
