ZHCY170 May 2017 IWR1443 , IWR1642 , IWR1843
IWR1443 使用案例
对液位传感的主要要求是具有极高的距离精度和与回路供电应用的兼容性，因而完整雷达模块需满足严格的电源要求，即在15V供电时将电流限制在 4mA 以下。
IWR1443 传感器在与低功耗的外部 MCU 结合使用时，可实现如下应用：IWR1443 器件执行主要的毫米波信号处理计算（FFT、峰值检测和距离内插），而外部 MCU 则处理次要计算和工业特定接口。某些工业用例要求进行双线回路供电操作，这对功耗提出了严格要求。IWR1443 传感器不支持低漏电睡眠模式，因此该器件需要针对每一个测量周期进行断电和复电，以降低平均功耗。
图 3 所示为使用 IWR1443 传感器和 TI 的 MSP430 MCU 的环路供电式系统示例。在此配置中，超低功耗的 16 位 MSP430 MCU 用作系统主机，运行高速可寻址远程传感器 (HART) 协议调制解调器以通过 4mA 至 20mA 接口进行通信，并针对每一次线性调频脉冲爆发对 IWR1443 传感器进行周期性运行。若要获得更高处理性能以满足本地分析或其他集成模拟需求，也可使用低功耗的 32 位 MSP432 MCU。MSP432 MCU 还可以用作经过优化的
图 3 适用于回路供电液位传感的 IWR1443 传感器和
MSP430 MCU 的系统图。无线主机 MCU，通过 BLE、低于 1GHz 和 Wi-Fi® 等多种无线通信协议来实现对雷达数据的无线传输。
在每一次测量之前，MSP430 MCU 会启用 IWR1443 传感器，该传感器随后使用存储在 QSPI 下载串行闪存中的任何应用代码。Cortex-R4F 上运行的应用会配置雷达前端（BIST 处理器），并通过 SPI 与 MSP430 MCU 进行通信。IWR1443 会发射并接收线性调频脉冲，并将其存储到雷达数据存储器中。在后台，雷达硬件加速器会针对每一个线性调频脉冲执行 FFT，并将结果累计以改善 SNR。硬件加速器和 Cortex-R4F 会执行检测和后处理，并通过 SPI 将最终液位传达给 MSP430 MCU。或者，FFT 输出可直接输出至 MSP430 MCU，以进行最终后处理。最后，MSP430 MCU 会在下一次发射之前完全关闭 IWR1443 传感器。
在此示例中，最大连续扫描带宽为 4,000MHz（距离分辨率为 3.75cm），并具备一个 2,048 点复数 FFT。连续扫描五个线性调频脉冲，其中硬件加速器结合了 FFT 输出。表 2 总结了完整的线性调频脉冲配置。
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用于说明的线性调频脉冲配置示例（一个 TX 和一个 RX）。 |
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| 扫描带宽 | 4,000MHz |
| 距离分辨率 | 3.75cm |
| 最大不模糊距离 | 60m |
| 斜坡斜率 | 20MHz/µs |
| 线性调频脉冲持续时间 | 200µs 有效（+10µs 线性调频脉冲间） |
| 线性调频脉冲数 | 5 |
| 最大拍频 | 8.9MHz |
| ADC 采样率（I、Q） | 10MSPS（复数） |
| 帧时间 | 5 × 210µs = 1.1ms |
| 距离 FFT 大小 | 2,048（复数） |
| 雷达数据存储器 | 2,048 × 5 × 1 RX × 4 字节 = 40KB |
正如 表 2 所示，上述示例使用最低的雷达数据存储器配置（128KB 起）。
IWR1443 传感器的总体功耗包括初始配置期间的功耗，初始配置包括代码下载、有效雷达周期、数据后处理以及将输出传输至 MSP432 MCU。IWR1443 传感器的峰值功耗约为 1.3W，在 2Hz–4Hz 帧速率下的平均功耗低于 6mW，完全处于 4mA–20mA 链路的功率预算范围内。可使用不同的策略来管理旨在对 IWR1443 传感器和 MSP432 MCU 之间的代码下载时间、输出传输时间和计算分区进行权衡的其余操作。如需了解更多详情，请参阅 IWR1443 http://www.ti.com/tool/TIDEP-009177GHz 液位变送器功耗优化参考设计。