TI mmWave sensor是高集成度的毫米波雷達傳感器SOC，在開發(fā)過程中，SDK及TI DEMO均使用靈活的UART接口發(fā)送CLI命令進行射頻參數(shù)配置及相關算法參數(shù)的配置。對于研發(fā)及測試認證過程中，往往都會有對連續(xù)波點頻率模式設置的要求。本文介紹一種可以把連續(xù)波模式配置增添到應用代碼中的實現(xiàn)方式，同時支持原有串口的CLI配置，僅需增加APP層代碼，無需修改SDK驅(qū)動層代碼，即可完成FMCW chirp模式或連續(xù)波CW模式的設置，旨在給用戶提供一種簡潔的配置方式，方便用戶對毫米波雷達模塊進行RF性能、天線方向圖、頻帶內(nèi)外性能、電源可靠性等測試。本文的測試環(huán)境如下：

• 此方法適用器件型號：I/AWR1443, I/AWR1642, I/AWR1843, I/AWR6843
• 本文測試硬件平臺：IWR6843ISK EVM

1. 使用mmWave studio工具的連續(xù)波（點頻）模式配置方法

DCA1000EVM是一款數(shù)據(jù)采集卡，適配于德州儀器（TI）的77GHz&60GHz 毫米波雷達傳感器EVM高速60PIN接口，采集卡主要功能是使用戶能夠通過DCA1000板卡的以太網(wǎng)獲得從雷達的LVDS接口送出的ADC數(shù)據(jù)；于此同時，DCA1000EVM也板載了USB<->SPI接口，方便PC軟件對雷達傳感器芯片進行配置。

mmWave Studio是一款獨立的 Windows GUI，它具有配置和控制 TI 毫米波傳感器模塊以及收集 ADC 數(shù)據(jù)以進行離線分析的功能。該 ADC 數(shù)據(jù)捕獲旨在評估和表征射頻性能，以及進行信號處理算法的 PC 開發(fā)。下圖是使用DCA1000+mmWave Studio 軟件進行毫米波雷達數(shù)據(jù)采集的框圖，PC上使用mmWave Studio 軟件，通過USB?àSPI接口對毫米波雷達芯片進行工作模式配置并采集數(shù)據(jù)。可支持包括chirping mode、advance frame mode、continuous wave mode在內(nèi)的全部毫米波雷達RF配置，并且GUI集成的數(shù)據(jù)分析功能可對采集回來的數(shù)據(jù)進行初步的分析。

圖1. 使用DCA1000+mmWave Studio軟件進行數(shù)據(jù)采集框圖

mmWave studio GUI 中連續(xù)波模式的設置界面如下圖所示，用戶僅需遵循mmWave studio軟件的配置流程，配置毫米波雷達芯片于連續(xù)波工作模式即可，于此同時，DCA1000EVM還可以從LVDS接口獲取在連續(xù)波模式下的接收通道獲取的ADC數(shù)據(jù)。

圖2. mmWave studio GUI 中連續(xù)波模式的設置界面示意圖

小結，使用DCA1000EVM +mmWave Studio軟件組合的要求及優(yōu)勢如下：

• 硬件：mmWave radar sensor EVM + DCA1000EVM + PC
• 軟件：mmWave studio
• Radar硬件所需預留接口：LVDS（ADC數(shù)據(jù)傳輸） + SPI（RF參數(shù)配置） + UART（固件加載）+ SOP（SOC啟動模式配置）
• 優(yōu)勢：RF所有的配置都支持，同時可以獲取點頻模式下的ADC數(shù)據(jù)，可以同步分析RX性能。

2. 使用mmWave Studio CLI tools工具的連續(xù)波（點頻）模式配置方法

mmWave Studio CLI tools是使用命令行界面 (CLI) 控制毫米波傳感器的GUI工具，可以替換mmWave Studio的基本功能，對比于完整功能的mmWave Studio，mmWave Studio CLI tools是一個輕量化的工具，它使用與OOB(SDK out-of-box demo) 相同的配置方式與命令，同時，在硬件連接的需求上，省了一個SPI接口，所以在外場測試過程中，能夠簡化硬件連接及操作流程。

圖3. 使用DCA1000+mmWave Studio CLI tools組合的硬件連接框圖

mmWave studio CLI tools的使用較為簡單，直接使用TI已提供的軟件包即可實現(xiàn)高占空比的FMCW波形配置，也可實現(xiàn)點頻模式的配置，下文將要介紹了操作步驟。

• 連續(xù)波點頻發(fā)射模式
  • 燒寫bin文件bin到板卡
  • 修改串口號". \studio_cli\gui\mmw_cli_tool\mmwaveconfig.txt"
    • COM_PORT_NUM=9 修改為Application/User口（命令口），需注意，這個串口跑的是921600bps
  • 修改cfg文件為CW模式。修改".\studio_cli\gui\mmw_cli_tool\mmwaveconfig.txt"
    • CONFIG_JSON_CFG_PATH=..\..\profile_continuous_mode_xwr68xx.cfg #連續(xù)波模式
    • CONFIG_JSON_CFG_PATH=..\..\profile_chirp_mode_xwr68xx.cfg #FMCW chirp模式
  • 雙擊運行".\studio_cli\gui\mmw_cli_tool\mmwave_studio_cli.exe"即可按點頻連續(xù)波發(fā)射。
  • 設置為其他頻點。修改".\studio_cli\profile_continuous_mode_xwr68xx.cfg"
    • contModeCfg 61 0 0 6000 0 0 30 0 1024
    • contModeCfg 60 0 0 6000 0 0 30 0 1024
    • 61/60即是發(fā)射連續(xù)波時候的頻點。
  • FMCW chirp掃頻發(fā)射模式
    • 燒寫bin文件bin到板卡
    • 修改串口號".\studio_cli\gui\mmw_cli_tool\mmwaveconfig.txt"
      • COM_PORT_NUM=9 修改為Application/User口（命令口），需注意，這個串口跑的是921600bps
    • 修改cfg文件為chirp模式。修改".\studio_cli\gui\mmw_cli_tool\mmwaveconfig.txt"
      • CONFIG_JSON_CFG_PATH=..\..\profile_continuous_mode_xwr68xx.cfg #連續(xù)波模式
      • CONFIG_JSON_CFG_PATH=..\..\profile_chirp_mode_xwr68xx.cfg # FMCW chirp模式
    • 雙擊運行".\studio_cli\gui\mmw_cli_tool\mmwave_studio_cli.exe" 即可按設定的FMCW chirp模式發(fā)射。
    • 設置為其他頻段，請修改".\studio_cli\profile_chirp_mode_xwr68xx.cfg"。
      • profileCfg 0 60.75 30.00 25.00 59.10 0 0 54.71 1 96 2950.00 2 1 36
      • chirpCfg 0 0 0 0 0 0 0 1
      • chirpCfg 1 1 0 0 0 0 0 2
      • chirpCfg 2 2 0 0 0 0 0 4
      • frameCfg 0 2 96 0 26 1 0
      • 其中framecfg中的26可以修改，比如26ms對應7%占空比。70ms對應36.66%占空比。

小結，使用DCA1000+mmWave Studio CLI tools軟件組合的軟硬件要求及優(yōu)勢如下：

• 硬件：mmWave radar sensor EVM + DCA1000 + PC
• 軟件：mmWave studio CLI tools
• Radar硬件所需預留接口：LVDS（ADC數(shù)據(jù)傳輸） + UART（RF參數(shù)配置及固件加載）+ SOP（SOC啟動模式配置，僅需配置一次）
• 優(yōu)勢：支持FMCW模式及連續(xù)波點頻模式，獲取ADC數(shù)據(jù)則需DCA1000EVM數(shù)據(jù)采集卡的配合，若只需評估TX性能，可以只使用SOC板卡，不需要DCA1000EVM。

3. 使用mmWave SDK out-of-box demo的連續(xù)波（點頻）模式配置方法

3.1. 運行mmWave SDK out-of-box demo的對外接口說明

在現(xiàn)有的TI mmWave SDK及TOOLBOX相關的示例代碼中，均使用兩個串口進行參數(shù)的配置及數(shù)據(jù)的獲取，EVM板載的TM4C MCU是一個板載XDS110仿真器，仿真器自帶兩路串口，可以直接完成SDK DEMO中的參數(shù)配置及數(shù)據(jù)輸出。在客制化產(chǎn)品中，可以使用外部的2個USB<->UART橋接線纜進行調(diào)試，兩個串口的默認使用情況如下：

圖4. 運行mmWave SDK out-of-box demo的對外接口框圖

配置命令口：Application/User Uart: Configuration port 115200bps: UART_RX/TX port <-> USB-UART cable <-> PC

數(shù)據(jù)口：Auxilliary Data Port: Data port 921600bps: MSS_LOGGER-> USB-UART cable -> PC

3.2. 在mmWave SDK out-of-box demo中增加連續(xù)波CW模式配置代碼

在現(xiàn)有的TI mmWave SDK及TOOLBOX相關的示例代碼中，增加配置連續(xù)波點頻的函數(shù)，完成對連續(xù)波模式的配置及單次自校準，通過原有的CLI串口調(diào)試接口，將連續(xù)波模式的CFG參數(shù)以CLI的格式配置進去，即可完成連續(xù)波點頻模式的配置，該配置實現(xiàn)代碼較為簡單，可作為應用程序的一部分與應用程序整合，實現(xiàn)代碼如下：

• 在c 增加頭文件

#include

• 在c 增加一條新的CLI指令

cliCfg.tableEntry[cnt].cmd = "ContMode";

cliCfg.tableEntry[cnt].helpString = "";

cliCfg.tableEntry[cnt].cmdHandlerFxn = MmwDemo_CLIContMode;

cnt++;

• 在c 增加以下代碼

#define ROUND_TO_INT32(X) ((int32_t) (X))

//#define CONV_FREQ_GHZ_TO_CODEWORD(X) (uint32_t) ((float)X * (1e9) / 53.644)//77G device

#define CONV_FREQ_GHZ_TO_CODEWORD(X) (uint32_t) ((float)X * (1e9) / 40.233)//60G device

static int32_t MmwDemo_CLIContMode (int32_t argc, char* argv[])

{

int32_t retVal;

float nFreqCent;

rlContModeCfg_t contModeCfg;

rlContModeEn_t contModeEnable;

if (argc != 2)

{

CLI_write ("Error: Invalid usage of basicCfg command\n");

return -1;

}

nFreqCent = atof(argv[1]);

contModeCfg.startFreqConst = (CONV_FREQ_GHZ_TO_CODEWORD(nFreqCent));

contModeCfg.txOutPowerBackoffCode = 0;

contModeCfg.txPhaseShifter = 0;

contModeCfg.digOutSampleRate = 6000;

contModeCfg.hpfCornerFreq1 = 0;

contModeCfg.hpfCornerFreq2 = 0;

contModeCfg.rxGain = 30;

// b0 FORCE_VCO_SEL

// 0 - Use internal VCO selection

// 1 - Forced external VCO selection

// b1 VCO_SEL

// 0 - VCO1 (77G:76 - 78 GHz or 60G:57 - 60.75 GHz)

// 1 - VCO2 (77G:77 - 81 GHz or 60G:60 - 64 GHz)

// //77G device

// if (nFreqCent > 78)

// contModeCfg.vcoSelect = 0x2;

// else

// contModeCfg.vcoSelect = 0x0;

//60G device

contModeCfg.vcoSelect = 0x2;

CLI_write ("CONT_FREQ_CONST=%X,%D\n",contModeCfg.startFreqConst,contModeCfg.startFreqConst);

contModeEnable.contModeEn = 1;

retVal = rlSetContModeConfig(RL_DEVICE_MAP_INTERNAL_BSS, (rlContModeCfg_t*)&contModeCfg);

/* Check for mmWaveLink API call status */

if(retVal != 0)

{

System_printf("Error: rlSetContModeConfig retVal=%d\n", retVal);

return -1;

}

System_printf("Debug: Finished rlSetContModeConfig\n");

int32_t errCode;

MMWave_CalibrationCfg calibrationCfg;

MMWave_ErrorLevel errorLevel;

int16_t mmWaveErrorCode;

int16_t subsysErrorCode;

/* Get the open configuration from the CLI mmWave Extension */

CLI_getMMWaveExtensionOpenConfig (&gMmwMCB.cfg.openCfg);

/* NO: Setup the calibration frequency: */

gMmwMCB.cfg.openCfg.freqLimitLow = 600U;

gMmwMCB.cfg.openCfg.freqLimitHigh = 640U;

// gMmwMssMCB.cfg.openCfg.freqLimitLow = 760U;

// gMmwMssMCB.cfg.openCfg.freqLimitHigh = 810U;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.dfeDataOutputMode = MMWave_DFEDataOutputMode_CONTINUOUS;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.startFreqConst = contModeCfg.startFreqConst;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.txOutPowerBackoffCode = contModeCfg.txOutPowerBackoffCode;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.txPhaseShifter = contModeCfg.txPhaseShifter;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.digOutSampleRate = contModeCfg.digOutSampleRate;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.hpfCornerFreq1 = contModeCfg.hpfCornerFreq1;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.hpfCornerFreq2 = contModeCfg.hpfCornerFreq2;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.rxGain = contModeCfg.rxGain;

gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.u.continuousModeCfg.cfg.vcoSelect = contModeCfg.vcoSelect;

/* Disable the frame start async event so that small chirp times

are supported. If this event is enabled it will break real-time

for small chirp times and cause 1D processing to crash

due to lack of MIPS*/

gMmwMCB.cfg.openCfg.disableFrameStartAsyncEvent = true;

/* Enable frame stop async event so that we know when BSS has stopped*/

gMmwMCB.cfg.openCfg.disableFrameStopAsyncEvent = false;

/* No custom calibration: */

gMmwMCB.cfg.openCfg.useCustomCalibration = false;

gMmwMCB.cfg.openCfg.customCalibrationEnableMask = 0x0;

/* calibration monitoring base time unit

* setting it to one frame duration as the demo doesnt support any

* monitoring related functionality

*/

gMmwMCB.cfg.openCfg.calibMonTimeUnit = 1;

/* Open the mmWave module: */

if (MMWave_open (gMmwMCB.ctrlHandle, &gMmwMCB.cfg.openCfg, NULL, &errCode) < 0)

{

/* Error: decode and Report the error */

MMWave_decodeError (errCode, &errorLevel, &mmWaveErrorCode, &subsysErrorCode);

CLI_write ("Error: mmWave Open failed [Error code: %d Subsystem: %d]\n",

mmWaveErrorCode, subsysErrorCode);

return -1;

}

CLI_write ("MMWave_open\n");

/* Configure the mmWave module: */

if (MMWave_config (gMmwMCB.ctrlHandle, &gMmwMCB.cfg.ctrlCfg, &errCode) < 0)

{

CLI_write ("Error: MMWDemoMSS mmWave Configuration failed [Error code %d]\n", errCode);

MMWave_decodeError (errCode, &errorLevel, &mmWaveErrorCode, &subsysErrorCode);

CLI_write ("Error: MMWDemoMSS mmWave Configuration failed [mmWave Error: %d Subsys: %d]\n", mmWaveErrorCode, subsysErrorCode);

return -1;

}

CLI_write ("MMWave_config\n");

/* Initialize the calibration configuration: */

memset ((void*)&calibrationCfg, 0, sizeof(MMWave_CalibrationCfg));

// /* Populate the calibration configuration: */

// calibrationCfg.dfeDataOutputMode =

// gMmwMssMCB.cfg.ctrlCfg.dfeDataOutputMode;

// calibrationCfg.u.chirpCalibrationCfg.enableCalibration = true;

// calibrationCfg.u.chirpCalibrationCfg.enablePeriodicity = true;

// calibrationCfg.u.chirpCalibrationCfg.periodicTimeInFrames = 10U;

calibrationCfg.dfeDataOutputMode = gMmwMCB.cfg.ctrlCfg.dfeDataOutputMode;

calibrationCfg.u.contCalibrationCfg.enableOneShotCalibration = true;

/* Start the mmWave module: The configuration has been applied successfully. */

if (MMWave_start (gMmwMCB.ctrlHandle, &calibrationCfg, &errCode) < 0)

{

/* Error: Unable to start the mmWave control */

MMWave_decodeError (errCode, &errorLevel, &mmWaveErrorCode, &subsysErrorCode);

CLI_write ("Error: MMWDemoMSS mmWave Start failed [Error code %x]\n", errCode);

CLI_write ("Error: MMWDemoMSS mmWave Stop failed [mmWave Error: %d Subsys: %d]\n", mmWaveErrorCode, subsysErrorCode);

return -1;

}

CLI_write ("Debug: MMWDemoMSS mmWave Start succeeded \n");

retVal = rlEnableContMode(RL_DEVICE_MAP_INTERNAL_BSS, (rlContModeEn_t*)&contModeEnable);

/* Check for mmWaveLink API call status */

if(retVal != 0)

{

/* Error: Link reported an issue. */

CLI_write("Error: rlEnableContMode retVal=%d\n", retVal);

return -1;

}

CLI_write("Debug: Finished rlEnableContMode\n");

/* Package the command with given data and send it to device */

return 0;

}

• cfg的配置信息如下：

flushCfg

dfeDataOutputMode 2

channelCfg 2 1 0

adcCfg 2 2

adcbufCfg -1 0 0 1 1

lowPower 0 0

ContMode 60

ContMode 60

3.3. 運行測試代碼

將上述代碼集成進測試程序后，編譯成功后，將此BIN文件燒寫到EVM板卡中，通過CLI串口加載配置，即可實現(xiàn)連續(xù)波點頻模式的配置，串口打印信息如下，完成連續(xù)波點頻模式的配置。

******************************************

xWR64xx MMW Demo 03.05.00.04

******************************************

mmwDemo:/>flushCfg

Done

mmwDemo:/>dfeDataOutputMode 2

Done

mmwDemo:/>channelCfg 2 1 0

Done

mmwDemo:/>adcCfg 2 2

Done

mmwDemo:/>adcbufCfg -1 0 0 1 1

Done

mmwDemo:/>lowPower 0 0

Done

mmwDemo:/>ContMode 60

CONT_FREQ_CONST=58E3A1CD,

Debug: Init Calibration Status = 0x1ffe

MMWave_open

MMWave_config

Debug: MMWDemoMSS mmWave Start succeeded

Debug: Finished rlEnableContMode

Done

小結，使用mmWave SDK out-of-box demo的連續(xù)波（點頻）模式配置的軟件組合的軟硬件要求及優(yōu)勢如下：

• 硬件：mmWave radar sensor EVM + PC
• 軟件：mmWave SDK out-of-box demo + 代碼修改
• Radar硬件所需預留接口：UART（RF參數(shù)配置及固件加載）+ SOP（SOC啟動模式配置，僅需配置一次）
• 優(yōu)勢：與應用代碼整合，可以靈活的通過配置函數(shù)切換FMCW模式及點頻模式，獲取ADC數(shù)據(jù)則用戶自己完成ADCBUF取數(shù)的驅(qū)動代碼修改，若只用于評估TX性能，那此方法則不需要更多的修改，即可在應用代碼中預留此接口，方便研發(fā)測試及產(chǎn)線測試。

4. 總結

本文介紹了3種連續(xù)波點頻模式設置的軟件工具及方法，用戶可以根據(jù)實際的使用需求，在早期研發(fā)階段，用靈活的mmWave studio軟件配置RF參數(shù)，測試RF性能，在后期量產(chǎn)階段，用代碼固化的方式增加連續(xù)波模式的配置選項，方便測試雷達的點頻性能及天線方向圖等。需注意的是，在配置連續(xù)波模式后，SOC的溫度較高，需要做好散熱措施保證芯片工作溫度在數(shù)據(jù)手冊允許范圍內(nèi)。另外，本文介紹的方式全部都使用mmWave link API實現(xiàn)，如客戶需要修改其中的部分配置，請參考mmWave dfp內(nèi)的API文檔。

5. 參考資料

• IWR6843、IWR6443 單芯片 60GHz 至 64GHz 毫米波傳感器 數(shù)據(jù)表 (Rev. D)
• IWR14xx/16xx/18xx/68xx/64xx Industrial Radar Family Technical Reference Manual: https://www.ti.com.cn/cn/lit/pdf/swru522
• DCA1000EVM Data Capture Card User's Guide (Rev. A): https://www.ti.com.cn/cn/lit/pdf/spruij4
• mmWave Radar Interface Control document:

C:\ti\mmwave_dfp_01_02_06_03\docs\mmWave-Radar-Interface-Control.pdf

https://www.ti.com.cn/tool/cn/MMWAVE-DFP

• mmWave SDK: mmWave Software Development Kit

http://www.ti.com/tool/mmwave-sdk

• mmWave SDK User’s Guide: C:\ti\mmwave_sdk_03_05_00_04\docs\mmwave_sdk_user_guide.pdf
• mmWave SDK Out of Box Demo - XWR68XX: C:/ti/mmwave_sdk_03_05_00_04/packages/ti/demo/xwr68xx/mmw/docs/doxygen/html/index.html