Hiljuti said meie laboris kokku kaks täiesti erinevat maailma: odavate raadiotransiiverite maailm ja kallite lairiba raadiosignaalide salvestussüsteemide maailm.
Kõigepealt pöördusid meie poole meie head sõbrad, et teha tarkvara 500 MHz sagedusalaga signaali salvestamiseks. Muidugi ei saanud me keelduda. Seda oli ju vaja teha firma “Instrumentaalsüsteemid” juhatusel, mida tunnen juba ammu. Oma insenerikarjääri alguses pidin ma töötama nende riist- ja tarkvaraga.
Ja siis tuli mu kallis sõber kohta ja palus teha GPS-ita droonidele positsioneerimissüsteem. Tema sõnul on vaja etendust siseruumides käivitada. Ja tänapäeval tänaval ei taha te ebausaldusväärse GPS-iga mitu miljonit dollarit taevasse lasta. Sat-navigatsiooni häired ja võltsimine .
Ilma satelliitideta positsioneerimiseks parema täpsusega kui kümme sentimeetrit kuni kilomeetri tsoonis pole ma peale UWB-tehnoloogia midagi muud leidnud. DecaWave on turul olnud pikka aega, tootes DW1000 kiipi ja selle baasil mooduleid. Kiip on IEEE 802.15.4-2011 standardi UWB transiiver. Asi on muide omanäoline, kahe- või lausa kolmekordse põhjaga. Loodan, et suudame järgmise paari aasta jooksul selle sügavustesse uppuda ja sellest kirjutada. Kindlasti ei saa te seda varem teha.
Kuid täna me ei räägi positsioneerimisest, vaid sellest räägime järgmises seerias.
Täna salvestame DW1000 signaali. Ja selle signaali ribalaius pole ei rohkem ega vähem, vaid 1000 või 500 MHz, mille määrab kanali number. “Täiesti kogemata” kõrvallaual oli trükkplaadiga arvuti "Instrumendisüsteemidest" koos FMC mezzanine'ga Analog Devices'ist.
Siinkohal tuleb "prokuröri jaoks" märkida, et AD9208 ADC on tänapäeval sanktsioneeritud tehnoloogia. Venemaal ei saa te seda seaduslikult osta, kuigi mõnikord tõesti soovite. Aga see konkreetne moodul sai ostetud väga ammu, kui sanktsioone veel polnud. Ta on puhas, nagu beebi hing. Loodan, et see ülestunnistus esitatakse kohtuasjale ja see kantakse kostjale arvele.
Me ei lasku nüüd proovide voo arvutimällu salvestamise tarkvara väljatöötamise üksikasjadesse. Kahjuks ei saa me veel Linuxi jaoks rakenduse lähtekoodi avaldada. Aga loodame järgmine kord selleks loa saada. Väärib märkimist, et see ei olnud lihtne, isegi kui võtta arvesse instrumentaalsüsteemide pakutavaid tarkvaraarendusi. ADC ise ja JESD204B tehnoloogia abil näidiste taktimise ja väljastamise süsteem on üsna raskesti arusaadavad ning AD-st oli moodulisse vaja ka riistvaraparandusi. REFCLK signaal on sisendsüsteemi jaoks hädavajalik, kuid moodulil läheb see FMC pistiku valedesse jalgadesse ja vastavalt ei lähe FPGA parematele jalgadele. Pidin peale panema plaastri, mis on näha alloleval fotol - kaks punast juhet. Muidugi oli kahtlusi, et see toimib. Kella kiirus on kõrge 375 MHz ja plaaster on kohutav. Kuid süsteem sai hakkama.
Kogu köök näeb välja selline.
Siin näete hea I/O-süsteemiga arvutit, FMC126P plaati ja AD9208-3000EBZ mezzanine. Generaatoritest: 3000 MHz generaator ADC taktsageduseks, 770 MHz generaator REFCLK jaoks. SMA-pistikutega kaablid ühendavad generaatorid ja annavad sisendsignaali.
Kui te ei lasku detailidesse, on ADC väljundi töötlemata andmeside kiirus kahe kanali kaudu 12 GB/s. Vastavalt mõõtmistele ja vastavalt FMC126P plaadi tootja deklaratsioonile on maksimaalne sisendkiirus 5 GB/s. Seetõttu kasutasime ADC-s ainult ühte kanalit ja edastasime selle läbi AD9208-sse sisseehitatud DDC (Digital Down Converter) kümnendikuga nelja võrra. Seega oli andmevoog 3 GB/s (sämplimissagedus 750 MHz, 16-bitine komplekssignaal).
Kontrollida, kas süsteemil on proovide salvestamiseks aega, on väga lihtne: peate lihtsalt jälgima FPGA FIFO oleku kleepuvaid bitte. Kui üleöö FIFO ülevoolu sündmusi ei toimunud, siis bitti ei määrata. Ja nendime rõõmsalt, et näidud ei kadunud. Kõigepealt kontrollime loomulikult, kas lukustusoleku bitid töötavad. Samuti vaatame failist signaali kuju veendumaks, et jäädvustatud ADC signaali kvaliteet vastab dokumentatsioonile.
Aga milline signaal oleks sellise sisendsüsteemi vääriline? Loomulikult järgmisest lauast UWB!
Õnneks valisime droonide positsioneerimissüsteemi jaoks 4 GHz kanalisageduse. See vastab DW4 terminoloogias kanalitele 2 ja 1000 (andmelehe joonis 13). Selle sageduse või õigemini selle vahemiku jaoks tegime plaadi sisse ehitatud antenni. Seda ei olnud lihtne nii laia riba kaudu koordineerida. Asi osutus aga erootiliseks! Mõned ütlevad, et see näeb välja nagu sümbol... kõrvadega.
4 GHz 500 MHz ribalaiusega signaal jääb kolmandasse Nyquisti sagedusalasse ja sellel on piisavad kaitseintervallid, et vältida aliasingut. Seetõttu ühendasime DW1000 signaali lihtsalt otse AD9208 ADC sisendiga.
Saime kaks faili: üks PRF sagedusega 64 MHz, teine - 16 MHz. Edastuskiirus määrati DW1000 jaoks minimaalseks - 110 kbit/s.
see fail, see . Olge ettevaatlik, failid on suured!
Esimeses failis näeme pakette, mis kestavad umbes 750 proovi või 1000 nanosekundit.
Teises failis on paketid neli korda lühemad.
Ja see on UWB füüsilise kihi osas täielikult kooskõlas IEEE 802.15.4-2011 standardiga:
Paketisisene modulatsioon sarnaneb faasimodulatsiooniga, mis vastab samuti BPSK standardis määratletule. Standardi enda leiate Internetist, otsige “IEEE 802.15.4-2011”.
Vaatlusaja akent veidi laiendades on näha ka pakettide ebatasasused, mis vastavad hübriidmodulatsiooni IEEE 802.15.4-2011 UWB kirjeldusele – positsioon-faas (BPM-BPSK).
Üldiselt leian, et DW1000 kiip ja selle UWB PHY modulatsioon on sõjalise JTIDS-i tasemel pomm, mida iganes see ka ei tähendaks. See on minu uus hobi. Jätkub!
Ühelt poolt kaevame DW1000, teiselt poolt tegeleme IEEE 802.15.4 standardiga.
Allikas: www.habr.com