ZHCACJ5 april 2023 AWRL6432 , IWRL6432
1 电源管理框架
德州仪器 (TI) 的低功耗 xWRL6432 雷达传感器通过发射和接收调频连续波 (FMCW) 来检测物体和运动。xWRL6432 专为可视门铃、安全系统、手势控制 HMI 和汽车入侵检测等低功耗应用而设计，并提供多种低功耗模式，让雷达器件能够根据用例需求更大限度地降低功耗。本应用手册详细介绍了通过有效系统设计、线性调频脉冲剖面和应用软件来降低功耗的几种方法。此外，本应用手册将介绍用于测量 xWRL6432 器件功率的技术。
电源域
xWRL6432 的低功耗架构允许雷达器件完全或部分关闭特定电源域。图 1-1 展示了 xWRL6432 电源域架构的方框图，表 1-1 详细介绍了每个电源域内的特定子块。
图 1-1 xWRL6432 器件架构|
电源域 |
主要元件 |
|---|---|
RF_ANA_PD（射频模拟电源域） |
|
| FEC_PD（前端控制器电源域） |
|
APPSS_PD（应用子系统电源域） |
|
| HWASS_PD（硬件加速器电源域） |
|
| AON_PD（常开电源域） |
|
典型的雷达应用流程
图 1-2 展示了典型的雷达应用流程。表 1-2 中说明了本流程中使用的术语。
此流程上有许多变化，这些变化超出了本文档的范围。
图 1-2 1 帧运行期间的典型应用流程. | 线性调频脉冲 | 一个或多个发送器发射/接收 FMCW 波的时间段。 |
|---|---|
| 突发 | 线性调频脉冲序列。xWRL6432 器件具有两根发射天线，因此典型的突发可能在一根或两根天线上发射。 |
| FRAME | 由一系列突发后跟数据处理组成的时间段。帧在定义的间隔上是周期性的。 |
| 线性调频脉冲间空闲 | 线性调频脉冲之间的时间段 |
| 突发间空闲 | 突发之间的时间段 |
| 帧间空闲 | 从帧结束与下个帧开始之间的时间段 |
| 数据处理 | 器件处理前一帧中收集的雷达数据的时间段 |
如上图所示，雷达器件会定期多次发出线性调频脉冲，处理收集的所有数据，然后进入低功耗帧间空闲状态。下一节将更详细地介绍上述每个状态。
电源状态说明
运行
活动状态是指器件发出线性调频脉冲或处理线性调频脉冲数据时。在此状态下，器件可以处于数据采集子状态（即通过发出线性调频脉冲收集数据时），也可以处于数据处理子状态（即一起处理数据采集子状态中记录的样本时）。当器件处于数据采集子状态时，APPSS_PS 和 FEC_PD 都必须打开，但是，当器件处于数据处理子状态时，FEC_PD 可能会断电以减少功耗。在活动状态下的数据采集子状态中，器件具有最高功率级别。
空闲
当器件未主动发出线性调频脉冲或处理数据时，便会进入空闲状态。空闲状态有三种类型（线性调频脉冲间空闲、突发间空闲和帧间空闲）。线性调频脉冲间空闲和突发间空闲状态完全由器件固件处理。当器件在线性调频脉冲和突发之间循环时，它将自动进入这些状态。相比之下，器件在帧之间进入的帧间空闲状态可以由用户配置和修改。每个空闲状态的时间要求如下：
|
说明 |
最短时间 |
相对于其他空闲模式的功率 |
|
|---|---|---|---|
| 线性调频脉冲间空闲 | 同一突发中两个连续线性调频脉冲之间的低功耗模式。 | 如果启用低功耗模式：6µs – TX_START_TIME 或 3.1µs（以较大者为准） 否则：4µs – TX_START_TIME 或 3.1µs（以较大者为准） | 功耗大于突发间空闲和帧间空闲。 |
| 突发间空闲 | 在同一帧中两个连续突发之间的低功耗模式。 | 95µs | 功耗低于线性调频脉冲间空闲，但高于帧间空闲。 |
| 帧间空闲 | 两帧之间的低功耗模式。 | 135µs | 功耗低于线性调频脉冲间空闲和突发间空闲。 |
深度睡眠状态是 xWRL6432 在已经处于帧间空闲状态时的一个应用程序驱动选项。深度睡眠是器件中可能的最低功耗状态设计状态，其中几乎所有器件电源域（包括应用子系统 (APPSS) 以及硬件加速器 (HWA) 和前端控制器子系统 (FECSS)）都将断电，来节省大量电量。当器件进入帧间空闲状态时，应用程序可以触发深度睡眠。深度睡眠需要一段标称时间来取消软件初始化并将硬件断电，然后在深度睡眠周期结束后为硬件加电并重新初始化软件。这种情况的典型时间约为 2 毫秒，但因所选深度睡眠选项而异。
尽管整个器件几乎完全断电，但从深度睡眠唤醒后无需重新启动。器件的内容（例如应用程序映像和线性调频脉冲剖面）会在深度睡眠周期内保存到 APPSS/FECSS 存储器中。
器件可以通过睡眠计数器、UART RX、SPI CS、GPIO 和 RTC 退出深度睡眠状态。
不同电源模式下的电源域
下表展示了不同模式下不同电源域的状态。请注意，其中许多可能会被修改，并且电源域的不同部分可能会由用户时钟门控或断电。
|
电源域 |
活动（发出线性调频脉冲） |
活动（数据处理） |
线性调频脉冲间空闲 |
突发间空闲 |
帧间空闲 |
深度睡眠 |
|---|---|---|---|---|---|---|
RF_ANA_PD | 打开 | 关闭（晶体振荡器开启） | 开启（PA、LNA 关闭） | 关闭（晶体振荡器开启） | 关闭（晶体振荡器开启） | 关闭 |
| FEC_PD | 打开 | 关闭 | 开启（数字前端时钟选通） | 开启（数字前端时钟选通 ） | 开启（整个子系统时钟选通） | 关闭 |
APPSS_PD | 开启（PLL 关闭） | 开启（在数字 PLL 上运行） | 开启（PLL 关闭） | 开启（PLL 关闭） | 开启（在晶体时钟上运行） | 关闭 |
| HWASS_PD | 开启（HWA 时钟选通） | 打开 | 打开 | 开启（HWA 时钟选通） | 关闭 | 关闭 |
| AON_PD | 打开 | 打开 | 打开 | 打开 | 打开 | 打开 |