ZHCY170 May 2017 IWR1443 , IWR1642 , IWR1843

IWR1443 使用案例

對(duì)液位傳感的主要要求是具有極高的距離精度和與回路供電應(yīng)用的兼容性，因而完整雷達(dá)模塊需滿足嚴(yán)格的電源要求，即在15V供電時(shí)將電流限制在 4mA 以下。

IWR1443 傳感器在與低功耗的外部 MCU 結(jié)合使用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)如下應(yīng)用：IWR1443 器件執(zhí)行主要的毫米波信號(hào)處理計(jì)算（FFT、峰值檢測(cè)和距離內(nèi)插），而外部 MCU 則處理次要計(jì)算和工業(yè)特定接口。某些工業(yè)用例要求進(jìn)行雙線回路供電操作，這對(duì)功耗提出了嚴(yán)格要求。IWR1443 傳感器不支持低漏電睡眠模式，因此該器件需要針對(duì)每一個(gè)測(cè)量周期進(jìn)行斷電和復(fù)電，以降低平均功耗。

圖 3 所示為使用 IWR1443 傳感器和 TI 的 MSP430 MCU 的環(huán)路供電式系統(tǒng)示例。在此配置中，超低功耗的 16 位 MSP430 MCU 用作系統(tǒng)主機(jī)，運(yùn)行高速可尋址遠(yuǎn)程傳感器 (HART) 協(xié)議調(diào)制解調(diào)器以通過 4mA 至 20mA 接口進(jìn)行通信，并針對(duì)每一次線性調(diào)頻脈沖爆發(fā)對(duì) IWR1443 傳感器進(jìn)行周期性運(yùn)行。若要獲得更高處理性能以滿足本地分析或其他集成模擬需求，也可使用低功耗的 32 位 MSP432 MCU。MSP432 MCU 還可以用作經(jīng)過優(yōu)化的

圖 3 適用于回路供電液位傳感的 IWR1443 傳感器和 MSP430 MCU 的系統(tǒng)圖。

無線主機(jī) MCU，通過 BLE、低于 1GHz 和 Wi-Fi? 等多種無線通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)的無線傳輸。

在每一次測(cè)量之前，MSP430 MCU 會(huì)啟用 IWR1443 傳感器，該傳感器隨后使用存儲(chǔ)在 QSPI 下載串行閃存中的任何應(yīng)用代碼。Cortex-R4F 上運(yùn)行的應(yīng)用會(huì)配置雷達(dá)前端（BIST 處理器），并通過 SPI 與 MSP430 MCU 進(jìn)行通信。IWR1443 會(huì)發(fā)射并接收線性調(diào)頻脈沖，并將其存儲(chǔ)到雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。在后臺(tái)，雷達(dá)硬件加速器會(huì)針對(duì)每一個(gè)線性調(diào)頻脈沖執(zhí)行 FFT，并將結(jié)果累計(jì)以改善 SNR。硬件加速器和 Cortex-R4F 會(huì)執(zhí)行檢測(cè)和后處理，并通過 SPI 將最終液位傳達(dá)給 MSP430 MCU?；蛘撸現(xiàn)FT 輸出可直接輸出至 MSP430 MCU，以進(jìn)行最終后處理。最后，MSP430 MCU 會(huì)在下一次發(fā)射之前完全關(guān)閉 IWR1443 傳感器。

在此示例中，最大連續(xù)掃描帶寬為 4,000MHz（距離分辨率為 3.75cm），并具備一個(gè) 2,048 點(diǎn)復(fù)數(shù) FFT。連續(xù)掃描五個(gè)線性調(diào)頻脈沖，其中硬件加速器結(jié)合了 FFT 輸出。表 2 總結(jié)了完整的線性調(diào)頻脈沖配置。

表 2 適用于液位傳感的線性調(diào)頻脈沖配置和雷達(dá)性能。

用于說明的線性調(diào)頻脈沖配置示例（一個(gè) TX 和一個(gè) RX）。
掃描帶寬	4,000MHz
距離分辨率	3.75cm
最大不模糊距離	60m
斜坡斜率	20MHz/μs
線性調(diào)頻脈沖持續(xù)時(shí)間	200μs 有效（+10μs 線性調(diào)頻脈沖間）
線性調(diào)頻脈沖數(shù)	5
最大拍頻	8.9MHz
ADC 采樣率（I、Q）	10MSPS（復(fù)數(shù)）
幀時(shí)間	5 × 210μs = 1.1ms
距離 FFT 大小	2,048（復(fù)數(shù)）
雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器	2,048 × 5 × 1 RX × 4 字節(jié) = 40KB

正如表 2 所示，上述示例使用最低的雷達(dá)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置（128KB 起）。

IWR1443 傳感器的總體功耗包括初始配置期間的功耗，初始配置包括代碼下載、有效雷達(dá)周期、數(shù)據(jù)后處理以及將輸出傳輸至 MSP432 MCU。IWR1443 傳感器的峰值功耗約為 1.3W，在 2Hz–4Hz 幀速率下的平均功耗低于 6mW，完全處于 4mA–20mA 鏈路的功率預(yù)算范圍內(nèi)?？墒褂貌煌牟呗詠砉芾碇荚趯?duì) IWR1443 傳感器和 MSP432 MCU 之間的代碼下載時(shí)間、輸出傳輸時(shí)間和計(jì)算分區(qū)進(jìn)行權(quán)衡的其余操作。如需了解更多詳情，請(qǐng)參閱 IWR1443 http://www.ti.com/tool/TIDEP-0091 77GHz 液位變送器功耗優(yōu)化參考設(shè)計(jì)。