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前言

在研究使用毫米波雷达检测冰层厚度相关的课题中使用到该雷达，所以需要学习该雷达的使用方法。作此篇作为笔记。

参考资料
《DCA1000_Quick_Start_Guide.pdf》
《mmwave_studio_release_notes.pdf》

TI官方AWR1843雷达传感器介绍页面
TI官方AWR1843BPPST模块介绍页面
TI官方DCA1000EVM介绍页面

1. AWR1843雷达硬件组成

笔者使用的是AWR1843雷达套件，套件主要有两部分组成：①AWR1843BOOST模块、②DCA1000模块。

注意，IWR1843和AWR1843是 TI 同架构、同硬件规格的 76–81GHz 毫米波雷达芯片，核心区别在于应用领域、功能安全与车规认证、温度范围、安全加密及配套生态
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1.1 AWR1843套件组成简述

  • AWR1843套件图片如下
    由图可见，套件由两块板子组成
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  • AWR1843BOOST模块图片如下
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    AWR1843BOOST模块的介绍如下
    The AWR1843 BoosterPack™ plug-in module is an easy-to-use 77GHz mmWave sensor evaluation board for the single-chip AWR1843 device, with direct connectivity to the TI MCU LaunchPad™ development-kit ecosystem

  • DCA1000模块图片如下
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    DCA1000模块的介绍如下
    The DCA1000 evaluation module (EVM) provides real-time data capture and streaming for two- and four-lane low-voltage differential signaling (LVDS，低压差分信号) traffic from TI AWR and IWR radar sensor EVMs. The data can be streamed out via 1-Gbps Ethernet in real time to a PC running the MMWAVE-STUDIO tool for capture, visualization, and then can be passed to an application of choice for data processing and algorithm development.
    即DCA1000可以接收来自雷达传感器的ADC原始数据，并通过网口把数据传输到电脑
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2. AWR1843雷达传感器介绍

AWR1843BOOST模块 上安装的雷达传感器就是AWR1843雷达传感器。
参考资料：AWR1843 单芯片 77GHz 至 79GHz FMCW 雷达传感器 datasheet (Rev. D)
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AWR1843 的处理器是 200MHz 的 Arm Cortex-R4F CPU，用于汽车连接等控制任务，还包含 600MHz 的 C674x DSP，负责雷达信号处理，同时配备硬件加速器，可执行雷达处理，减轻 DSP 负载。

其射频性能：工作频率范围为 76GHz 至 81GHz，拥有 4 个接收器和 3 个发射器，ADC 采样率最高可达 25Msps。

主要特性如下：

  • FMCW 收发器
    • 集成 PLL、发送器、接收器、基带和 ADC
    • 76GHz 至 81GHz 的覆盖范围，具有 4GHz 的可用带宽（重要）
    • 四个接收通道
    • 三个发送通道
    • 基于分数 N PLL 的超精确线性调频脉冲引擎
    • TX 功率：12dBm
    • RX 噪声系数：
      14dB（76 至 77GHz）
      15dB（77 至 81GHz）
    • 1MHz 时的相位噪声：
      –95dBc/Hz（76GHz 至 77GHz）
      –93dBc/Hz（77GHz 至 81GHz）
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具体想了解该雷达传感器，可以查看AWR1843 单芯片 77GHz 至 79GHz FMCW 雷达传感器 datasheet (Rev. D)的8.详细说明

3. DCA1000模块使用说明

前面有提及，DCA1000可以接收来自雷达传感器的ADC原始数据，并通过网口把数据传输到电脑。我们需要掌握DCA1000模块的组成，及其使用方法。

参考资料：DCA1000EVM Data Capture Card.pdf

3.1 硬件组成

硬件的各部分如下图所示
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3.2 电源

DCA1000使用5V电源，有两种供电方式：①通过电源插口给DCA1000提供5V的电，②通过连接器由雷达模块给DCA1000提供5V电

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通过SW3开关选择具体的供电方式
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3.3 USB连接口

DCA1000由两个USB接口，分别是J1，J4.

这里的两个USB接口都使用了FDTI芯片。
FTDI 芯片可将单个USB接口扩展为四个独立通道，每个通道可配置为UART（异步串行接口）、JTAG、SPI、I2C或Bit-Bang模式，支持同时收发数据

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第一个USB接口J1允许使用TI RADAR Studio应用程序通过UART、SPI或I2C访问xWR1xxx EVM（这里USB接口的信号是通过FTDI 芯片转换成UART、SPI、I2C信号）
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第二个USB接口J4允许通过FTDI芯片拓展出的JTAG接口对FPGA进行编程.

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3.4 以太网接口

以太网端口通过以太网PHY DP83867IRPAPT连接到FPGA，用于通过网络将捕获的数据以流的方式传输到主机PC
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3.5 拨码开关

DCA1000有两个拨码开关，分别是SW1，SW2，分别如下图所示。

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  • SW2
    其中SW2的Pin5 将觉得我们是由硬件 或者是由软件对DCA1000进行配置
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    SW2的其他拨码对应的配置如下图所示
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  • SW1
    当我们使用硬件配置时，需要通过SW1去选择对应的采集模式。SW1拨码方式和对应的模式如下图所示。
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3.6 按键

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3.7 LED灯

LED灯的指示如下（个人感觉，一般情况下我们不需要关注LED灯）
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3.8 线路连接（重要）

我们需要按如下图所示的方式把我们的DCA1000、雷达IWR1XXX套件与我们的电脑连接起来（下图漏接了一根网线）
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4. mmwave studio 使用说明（重要）

我们一般通过 mmwave studio 来操作雷达套件，我们需要掌握mmwave studio的使用方法。

mmwave studio的官方简介如下：
The mmWaveStudio GUI is designed to characterize and evaluate the TI Radar devices. The mmWave device is configured and controlled from the mmWaveStudio by sending commands to the device over SPI. ADC data is either captured using DCA1000 EVM or TSW1400 EVM board
for single chip systems and TDA2XX EVM for Cascade systems. The data is processed in Matlab and the results are displayed in the GUI.

4.1 环境搭建步骤：

具体的搭建步骤请参考《mmwave_studio_user_guide.pdf》的2. mmWaveStudio Installation and Startup

参考文档和官方下载地址如下
MMWAVE-STUDIO官方下载地址
mmwave_studio_user_guide.pdf
HSDCPro软件(High Speed Data Converter Pro) 下载地址（使用TSW14xxx board才需要）
LabVIEW Runtime 下载地址（使用TSW14xxx board才需要）

若官方地址下载过慢，笔者把MMWAVE-STUDIO相关下载的安装包都上传到了码云，可以通过以下链接下载：
通过网盘分享的文件：mmwaveStudio资料
链接: https://pan.baidu.com/s/1SmkPyprEoc1THpzqiWevDQ 提取码: fi2c

一般来说，我们需要安装6个软件：

  1. mmwave_studio_02_01_01_00_win32.exe
  2. Update for Visual C++ 2013 and Visual C++ Redistributable Package_vcredist_x64.exe
  3. ti_emupack_setup_9.2.0.00002_win_64.exe
  4. MCR_R2015aSP1_win32_installer.exe
  5. HSDCPro软件(High Speed Data Converter Pro) （使用TSW14xxx board才需要）
  6. LabVIEW Runtime（使用TSW14xxx board才需要）

安装完成后，最好重启一下电脑，不然可能会出现识别不了设备的情况。

4.2 雷达连接步骤

请查看 通过mmwave studio连接TI 毫米波雷达IWR1843（Connection）

4.3 雷达数据的接收

雷达的原始数据 通过网口 以UDP数据表的形式 发送到到 电脑中。

UDP的数据包含了数据包序列号，总的接收字节数。（数据包序列号可以帮助我们判断是否有数据包是否乱序 或 遗漏）

原始数据文件的命令可以在 SensorConfig 栏中配置
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如果抓取的数据超过1GB，DCA1000会把数据分包存储，你输入的文件命名为adc_data.bin, 则你会在指定的存储数据目录中看到adc_data_Raw_0.bin, adc_data_Raw_1.bin 等文件.

相关知识

  • 中频信号IF（ Intermediate Frequency）
    IF：即 Intermediate Frequency（中频），是射频信号处理中的一个中间频率。在雷达、通信等系统中，高频射频信号（如 AWR1843 工作的 76-81GHz）通常会先被下变频到较低的中频，便于后续的滤波、放大和信号处理（如 ADC 采样）。
  • 10MHz IF BW 的含义
    0MHz IF BW 的具体含义表示在中频信号处理阶段，系统所允许通过的 中频信号带宽为 10MHz。
    它反映了中频处理链路（如滤波器、放大器）的频率响应范围 —— 即该链路能有效处理的中频信号，其频率范围不超过 10MHz。
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