Äskettäin laboratoriossamme kohtasi kaksi täysin erilaista maailmaa: halpojen radiolähetin-vastaanottimien maailma ja kalliiden laajakaistaisten radiosignaalin tallennusjärjestelmien maailma.
Ensin hyvät ystävämme ottivat yhteyttä meihin tehdäksemme ohjelmiston signaalin tallentamiseksi 500 MHz:n taajuudella. Emme tietenkään voineet kieltäytyä. Loppujen lopuksi tämä oli tarpeen tehdä "Instrumental Systems" -yhtiön laudalla, jonka olen tuntenut pitkään. Insinööriurani kynnyksellä jouduin työskentelemään heidän laitteistonsa ja ohjelmistonsa kanssa.
Ja sitten rakas ystäväni tuli ja ja pyysi tekemään paikannusjärjestelmän droneille ilman GPS:ää. Hänen mukaansa esitys on käynnistettävä sisätiloissa. Ja kadulla näinä päivinä et todellakaan halua laukaista useita miljoonia dollareita taivaalle epäluotettavalla GPS:llä. Satelliittinavigoinnin häiriöt ja huijaus .
En ole löytänyt mitään muuta kuin UWB-tekniikkaa paikannukseen ilman satelliitteja, joiden tarkkuus on parempi kuin kymmenen senttimetriä jopa kilometrin vyöhykkeellä. DecaWave on ollut markkinoilla pitkään ja tuottanut DW1000-sirun ja siihen perustuvia moduuleja. Siru on UWB-lähetin-vastaanotinstandardi IEEE 802.15.4-2011. Muuten, asia on ainutlaatuinen, kaksinkertaisella tai jopa kolminkertaisella pohjalla. Toivon, että voimme laskea sen syvyyksiä lähivuosina ja kirjoittaa siitä. Et varmasti pysty tekemään sitä aikaisemmin.
Mutta tänään emme puhu sijoittelusta, vaan puhumme siitä seuraavassa sarjassa.
Tänään nauhoitamme DW1000-signaalia. Ja tämän signaalin kaistanleveys ei ole suurempi eikä pienempi, vaan 1000 tai 500 MHz, joka määräytyy kanavanumeron mukaan. "Täysin vahingossa" viereisellä pöydällä oli tietokone piirilevyllä "Instrumental Systemsistä" FMC-mezzaninella Analog Devicesilta.
Tässä "syyttäjälle" on huomattava, että AD9208 ADC on nykyään sanktioitu tekniikka. Et voi ostaa sitä laillisesti Venäjältä, vaikka joskus todella haluat. Mutta tämä tietty moduuli ostettiin hyvin kauan sitten, kun ei ollut vielä sanktioita. Hän on puhdas, kuin vauvan sielu. Toivon, että tämä tunnustus kirjataan tapaukseen ja hyvitetään syytetylle.
Emme nyt mene yksityiskohtiin ohjelmiston kehittämisestä näytevirran tallentamiseksi tietokoneen muistiin. Valitettavasti emme voi vielä julkaista sovelluksen lähdekoodia Linuxille. Mutta toivomme saavamme luvan seuraavalla kerralla. On vain syytä huomata, että tämä ei ollut helppoa, vaikka otettaisiin huomioon Instrumental Systemsin toimitetut ohjelmistokehitykset. Itse ADC ja JESD204B-tekniikalla näytteiden kellotus- ja ulostulojärjestelmä ovat melko vaikeita ymmärtää, ja myös AD:n moduuliin tarvittiin laitteistokorjauksia. REFCLK-signaali on ehdottoman välttämätön tulojärjestelmälle, mutta moduulissa se menee FMC-liittimen vääriin haaroihin eikä siten mene FPGA:n oikeisiin haaroihin. Minun piti kiinnittää laastari, joka näkyy alla olevassa kuvassa - kaksi punaista johtoa. Tietysti epäiltiin, että se toimisi. Kellotaajuus on korkea, 375 MHz ja patch on kauhea. Mutta järjestelmä selvisi.
Koko keittiö näyttää tältä.
Täältä näet tietokoneen, jossa on hyvä I/O-järjestelmä, FMC126P-kortti ja AD9208-3000EBZ-mezzanine. Generaattorien joukossa: 3000 MHz generaattori ADC:n kellottamiseen, 770 MHz generaattori REFCLK:lle. SMA-liittimillä varustetut kaapelit yhdistävät generaattorit ja antavat tulosignaalin.
ADC-lähdön raakadatanopeus, jos et mene yksityiskohtiin, on 12 Gt/s kahdelta kanavalta. Mittausten ja FMC126P-kortin valmistajan ilmoituksen mukaan suurin syöttönopeus on 5 GB/s. Siksi käytimme vain yhtä kanavaa ADC:ssä ja välitimme sen AD9208:aan sisäänrakennetun DDC:n (Digital Down Converter) kautta neljällä desimaatiolla. Tietovirta oli siis 3 GB/s (näytteenottotaajuus 750 MHz, 16-bittinen kompleksisignaali).
Sen tarkistaminen, että järjestelmällä on aikaa tallentaa näytteitä, on hyvin yksinkertaista: sinun tarvitsee vain tarkkailla FPGA FIFO -tilan tahmeita bittejä. Jos FIFO Overflow -tapahtumia ei ollut yön aikana, bittiä ei aseteta. Ja toteamme iloisina, että lukemat eivät hävinneet. Tarkistamme tietysti ensin, että lukitustilabitit toimivat. Tarkastelemme myös signaalin muotoa tiedostosta varmistaaksemme, että siepatun ADC-signaalin laatu vastaa dokumentaatiota.
Mutta millainen signaali olisi tällaisen syöttöjärjestelmän arvoinen? Tietenkin UWB seuraavasta pöydästä!
Onneksi valitsimme drone-paikannusjärjestelmään 4 GHz:n kanavataajuuden. Tämä vastaa kanavia 4 ja 2 DW1000-terminologiassa (tietolomakkeen kuva 13). Teimme levyyn sisäänrakennetun antennin tälle taajuudelle, tai paremmin sanottuna, tälle alueelle. Sitä ei ollut helppoa koordinoida niin laajalla kaistalla. Mutta asia osoittautui eroottiseksi! Jotkut sanovat, että se näyttää symbolilta... korvilla.
4 GHz:n signaali 500 MHz:n kaistanleveydellä kuuluu kolmannelle Nyquistin kaistalle ja siinä on riittävät suojavälit aliasoinnin välttämiseksi. Siksi liitimme DW1000-signaalin suoraan AD9208 ADC -tuloon.
Saimme kaksi tiedostoa: yhden PRF-taajuudella 64 MHz, toisen - 16 MHz. Lähetysnopeus asetettiin DW1000:n minimiin - 110 kbit/s.
Se tiedosto, tämä . Ole varovainen, tiedostot ovat valtavia!
Ensimmäisessä tiedostossa näemme paketteja, jotka kestävät noin 750 näytettä tai 1000 nanosekuntia.
Toisessa tiedostossa paketit ovat neljä kertaa lyhyempiä.
Ja tämä on täysin yhdenmukainen IEEE 802.15.4-2011 -standardin kanssa UWB-fyysisen kerroksen suhteen:
Modulaatio paketin sisällä on samanlainen kuin vaihemodulaatio, joka vastaa myös BPSK-standardissa määriteltyä. Löydät itse standardin Internetistä, etsi "IEEE 802.15.4-2011".
Jos hieman laajentaa havaintoaikaikkunaa, näet myös pakettien epätasaisuudet, mikä vastaa hybridimodulaation IEEE 802.15.4-2011 UWB - position-phase (BPM-BPSK) kuvausta.
Yleisesti ottaen pidän DW1000-sirua ja tämän UWB PHY:n modulaatiota pommina, mitä tahansa se tarkoittaakin, sotilaallisen JTIDS:n tasolla. Tämä on uusi harrastukseni. Jatkuu!
Toisaalta kaivamme DW1000:ta, toisaalta käsittelemme IEEE 802.15.4 -standardia.
Lähde: will.com