Hiljuti kohtusid meie laboris kaks täiesti erinevat maailma: odavate raadioülekande seadmete maailm ja kallite laia bandiga raadio signaalide salvestussüsteemide maailm.
Esiteks pöördusid meie head sõbrad meie poole, et teha tarkvara 500 MHz signaali salvestamiseks. Loomulikult ei saanud me keelduda. Oli ju vaja see teha ettevõtte "Instrument Systems" plaadil, kellega ma olen ammu tuttav. Oma insenerikarjääri alguses pidin ma töötama nende riistvara ja tarkvaraga.
Ja siis tuli kallis sõber kohast ja palus teha GPS-i vaba positioneerimissüsteemi droonidele. Ta ütleb, et tuleb korraldada show siseruumides. Ja ka väljas ei tahaks meeglastada mitut miljonit raha ebausaldusväärse GPS-i peale. Satelliidi navigeerimise häired ja spooferdamine .
Kuna satelliitideta positsioneerimiseks, mille täpsus on parem kui kümme sentimeetrit ühes kilomeetris, ei ole ma leidnud muud kui UWB-tehnoloogiat. Turul on juba ammu ettevõte DecaWave, mis toodab kiipe DW1000 ja mooduleid nende alusel. Kiip on IEEE 802.15.4-2011 standardiga juhtmevaba töötleja. Ütlen ausalt, et see on ainulaadne seade, kahekordse või isegi kolmekordse süvendi olemasoluga. Loodan, et suudame järgmise paari aasta jooksul süveneda selle sügavustesse ja kirjutada sellest. Enne ei jõua.
Aga täna ei räägi me positsioneerimisest, sellest tulevates osades.
Täna teeme DW1000 signaali salvestust. Ja selle signaali ribalaius on 1000 või 500 MHz, mis määratakse kanalinumbri järgi. "Täiesti juhuslikult" seisis naaberlaudade juures arvuti plaadiga ettevõttelt "Instrument Systems" koos FMC-mezaniniga ettevõttelt Analog Devices.
Siin tasub märkida "prokurörile", et AD9208 ADC on tänasel päeval sanktsioneeritud tehnika. Seda ei saa Legaalselt osta Venemaale, kuigi mõnikord väga tahaks. Kuid see konkreetne moodul osteti väga ammu, kui sanktsioone veel ei olnud. See on puhas nagu imiku hing. Loodan, et see tunnistus liidetakse asja juurde ja arvesse võetakse süüdistatavale.
Ärge muretsege, me ei hakka praegu süvenema tarkvara arendamise üksikasjadesse, mis salvestab voolu arvutisse. Kahjuks ei saa me hetkel Linuxi rakenduse lähtekoodi avaldada. Kuid loodame järgmisel korral selleks loa saada. Tuleb märkida, et see ei olnud lihtne, kuigi Instrument Systems oli andnud vajalikud tarkvarafailid. ADC ja selle taktimooduli ning väljundite tehnoloogia JESD204B on üsna keerulised mõista, ja AD moodulis osutusid vajalikuks ka riistvarapatšid. REFCLK signaal on süsteemile vajalik, kuid see ei toimi mooduli FMC pesas õigetes jalgades, mistõttu ei jõua see vajalikesse FPGA jalgadesse. Olime sunnitud panema patši, mida näete alloleval pildil - kaks punast juhtmestikku. Loomulikult oli kahtlus, et see töötab. Taktisagedus on kõrge - 375 MHz ja patš on kohutav. Kuid süsteem toimis ära.
Kogu köök näeb välja selline.
Siit on näha arvutit, millel on hea sisend-output süsteem, FMC126P plaat, mezaniin AD9208-3000EBZ. Generaatoreid on järgmised: 3000 MHz generaator ADC taktimiseks ja 770 MHz generaator REFCLK jaoks. SMA pistikute kaablid ühendavad generaatorid ja edastavad sisendsignaali.
Tooraine andmeedastuskiirus ADC väljundist, kui mitte detailidesse laskuda, on 12 GB/s kahest kanalist. FMC126P plaadi mõõtmiste ja tootja deklaratsiooni põhjal on maksimaalne sisendikiirus 5 GB/s. Seetõttu kasutasime ADC-s ainult ühte kanalit, edastades selle AD9208-sse sisse ehitatud DDC (Digital Down Converter) kaudu neli korda vähendatud distsipliini. Nii et andmevoog oli 3 GB/s (diskreetimise sagedus 750 MHz, 16-bitine kompleksne signaal).
Süsteemi andmete registreerimise jälgimine on väga lihtne: tuleb lihtsalt jälgida FIFO FPGA staatuse blokaadi bitte. Kui öö jooksul ei ole olnud ühtegi FIFO Overflow sündmust, siis bitt ei aktiveeru. Ja me saame rõõmuga kinnitada, et andmeid ei ole kadunud. Eelnevalt kontrollime, et staatuse bitid registreeritakse korralikult. Signaali vormi vaatame ka failist, et veenduda, et ADC signaali kvaliteet vastab dokumentatsioonile.
Aga milline signaal väärib sellist sisendit? Muidugi UWB naabri lauast!
Õnneks oleme droonide positsioneerimise süsteemi jaoks valinud kanali sageduse 4 GHz. See vastab DW1000 terminoloogias kanalitele 4 ja 2 (joonis 13 andmelehes). Me tegime selle sageduse jaoks integreeritud antenni plaadile või, parem öelda, sellele vahemikule. Selle sünkroonimine nii laias vahemikus osutus keeruliseks. Aga tulemus on sensatsiooniline! Mõned ütlevad, et see sarnaneb sümbolile… kõrvadega.
4 GHz signaal koos 500 MHz lainepikkusega jõuab Nyquist'i kolmandasse vööndisse ja sellel on piisavad kaitsevahemikud, et vältida spektri kattumist. Seetõttu oleme lihtsalt edastanud DW1000 signaali otse AD9208 ADC sisendisse.
Saime kaks faili: üks PRF sagedusega 64 MHz, teine 16 MHz. Edastuskiirus oli DW1000 jaoks minimaalne — 110 kbit/s.
See fail, see . Olge ettevaatlik, failid on suured!
Esimeses failis näeme pakette, mille kestus on umbes 750 proovi või 1000 nanosekundit.
Teises failis on paketid neli korda lühemad.
Ja see vastab IEEE 802.15.4-2011 standardile füüsikalise taseme UWB osas:
Paketi sees olev modulatsioon sarnaneb faasimuutusele, mis samuti vastab standardis määratud BPSK-le. Selle standardi leiate internetist, otsige 'IEEE 802.15.4-2011'.
Kui veidi laiendada vaatlusperioodi, on näha ka pakettide ebaühtlast järgnevust, mis vastab IEEE 802.15.4-2011 UWB hübriidmoodulatsiooni kirjeldusele — positsioonilis-faasimuutusele (BPM-BPSK).
Üldiselt pean DW1000 kiipi ja selle UWB PHY modulatsiooni äärmiselt hämmastavaks, olenemata sellest, mida see tähendab, tasemel sõjaväeline JTIDS. See on minu uus hobi. Jätkub!
Ühelt poolt uurime DW1000, teiselt poolt keskendume IEEE 802.15.4 standardile.
Allikas: habr.com
