Обзор технологии Ultra-Wideband на основе трансивера DW1000 (переходник с SPI на UWB) / forpes.ru

Главная
Обзор технологии Ultra-Wideband на основе трансивера DW1000 (переходник с SPI на UWB)

Обзор технологии Ultra-Wideband на основе трансивера DW1000 (переходник с SPI на UWB) +17

13.04.2023 20:15

aabzel 7 2200 Источник

В этом тексте я написал о своем опыте работы с UWB. Этот текст поможет понять с какой стороны подходить к UWB трансиверам.

Предисловие
Ultra-Wideband UWB это маломощная (<1mW) беспроводная радио технология передачи данных со скоростью до ...6 Mbit/s на расстояния до 200м. Эта технология также позволяет измерять расстояние между трансиверами с точностью до +-10см. UWB работает на частотах 3.1Ghz 10.6Ghz. В технологии UWB очень широкая ширина канала 500MHz...1,3GHz. Это больше чем у LoRa в минимум в 1000 раз.

UWB использует так называемое pulse radio. Трансивер посылаются пульсы (вейвлеты) порядка 1 миллиарда раз в секунду. UWB передает данные в специальные временные интервалы.

Модуляция называется pulse-position или time modulation. В качестве аналогии можно сравнить с летучими мышами.

Практическая часть

Существует модуль DWM1000 от компании Decawave (Qorvo). Это беспроводной полудуплексный трансивер, работающий на частотах 3.5 GHz to 6.5 GHz, с управляемой мощностью излучения. Он способен передавать данные с битовой скоростью до 6,8Mbit/s

Это блок схема модуля

Попробую разобраться на что способен этот чип.

Что надо из спецификаций?

#	Doc name	pages	что там?	Версия
1	Product Overview	33	Характеристики модуля, блок схема SoC, распиновка
2	PRODUCT INFORMATION: DWM1000	2	Флайер на модуль DWM1000
5	DW1000 USER MANUAL	249	Детализация регистров
11	SOURCES OF ERROR IN DW1000 BASED TWO-WAY RANGING (TWR) SCHEMES	22	APS011 APPLICATION NOTE	1.1
9	DEBUGGING DW1000 BASED PRODUCTS AND SYSTEMS	23	APS022 APPLICATION NOTE	1.3
10	DW1000 DEVICE DRIVER APPLICATION PROGRAMMING INTERFACE (API) GUIDE	101	USING API FUNCTIONS TO CONFIGURE AND PROGRAM THE DW1000 UWB TRANSCEIVER	2.7
7	APS013 APPLICATION NOTE	15	The implementation of two-way ranging with the DW1000	2.3
8	ANTENNA DELAY CALIBRATION OF DW1000-BASED PRODUCTS AND SYSTEMS	15	APS014 APPLICATION NOTE	1.2
3	PRODUCT BRIEF: DW1000	2	Флайер на чип DW1000. Название пинов.
4	Product Overview	53	Распиновка DW1000
6	DW1000 Errata	12	Список 5ти выявленных ошибок в дизайне чипа

в первом приближении внутри DW1000 можно обнаружить PLL, модуль приема, модуль передатчика, цифровую логику, SPI slave и преобразователь питания.

Более подробная схема чипа DW1000 такая. Тут уже заметно OTP, помехоустойчивое кодирование, управление мощностью, выявление прихода пакета, внутренний таймер. Чип весьма и весьма проработанный.

Вот соответствие модуля его пинам.

А это детализация распиновки модуля DWM1000. Шаг между пинами 1,4мм.

Внутри DWM1000 заложен ASIC с названием DW1000. Вот список его пинов.

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1ei8rA8kbT_--4zf_2shUHI-hzM8QjJMSJs_8kKTTMak/edit#gid=0

Явного соответствия 48ми пинов чипа DW1000 на 24 пина модуля DWM1000 нет. Как известно из комбинаторики упорядоченно выбрать провода 24 из 48 проводов без повторений можно 2.000797e+37 способами. Визуально тоже не ясно, так как чип скрыт под саркофагом.

Чтобы подключить модуль DWM1000 пришлось изготовить PCB плату-переходник

Схема подключения.

Схема подключения показана тут.

Физически пришлось собрать вот такой прототип

Управление модулем DWM1000 по интерфейсу SPI

Компания разработчик QORVO предоставляет свой драйвер для чипа DW1000. Драйвер можно скачать вот тут https://www.qorvo.com/products/p/DW1000#documents. Достаточно скачать архив dw1000_api_rev2p14.zip распаковать его. В папке dw1000_api_rev2p14_stsw\Src будет лежать С-код драйвера и примеры.

В оригинальном драйвере 101 функция. Их перечень можно посмотреть тут. Есть и документация на драйвер в доке DW1000 DEVICE DRIVER APPLICATION PROGRAMMING INTERFACE (API) GUIDE. Там указана какая функция за что отвечает.

Чип полностью управляется по интерфейсу SPI. Частота тактирования до 20 MHz. Данные передаются старшим битом вперед. DWM1000 выступает ведомым устройством. Параметры SPI соединения задаются выбором напряжения на пинах GPIO5, GPIO6. По умолчанию они подтянуты к земле. Физически SPI это полный дуплекс. Однако с устройством обмен тем не менее полудуплексный. DWM1000 воспринимает данные, когда на проводе CS 0V. Каждый отрицательный фронт котируется как начало нового кадра. Поэтому просто припаять CS на землю нельзя. Так модуль просто не поймет, где начинается пакет. Аппаратный CS тоже не подойдет. Придется делать программный ChipSelect.

При чтении модуль DWM1000 отправляет данные младшим байтом вперед. Поэтому они четко ложатся на структуры в Little endian процессорах. Вот значения регистров DW1000 после корректной инициализации оригинальным драйвером.

+-----+--------------+------+--------+----+----------+
| num |     name     | file | offset |len |   val    |
+-----+--------------+------+--------+----+----------+
|   0 |       DEV_ID | 0x00 | 0x0000 |  4 | 3001CADE | 1101_1110_1100_1010_0000_0001_0011_0000
|   1 |          EUI | 0x01 | 0x0000 |  8 | 00000000FFFFFFFF | ????
|   2 |       PANADR | 0x03 | 0x0000 |  4 | FFFFFFFF | 1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111_1111
|   3 |      SYS_CFG | 0x04 | 0x0000 |  4 | 00124000 | 0000_0000_0100_0000_0001_0010_0000_0000
|   4 |     SYS_TIME | 0x06 | 0x0000 |  5 | 00D6C2CE00 | ????
|   5 |     TX_FCTRL | 0x08 | 0x0000 |  5 | 09800A0000 | ????
|   6 |      DX_TIME | 0x0a | 0x0000 |  5 | 0000000000 | ????
|   7 |      RX_FWTO | 0x0c | 0x0000 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|   8 |     SYS_CTRL | 0x0d | 0x0000 |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|   9 |     SYS_MASK | 0x0e | 0x0000 |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  10 |   SYS_STATUS | 0x0f | 0x0000 |  5 | 0200800000 | ????
|  11 |     RX_FINFO | 0x10 | 0x0000 |  4 | 0980AA10 | 0001_0000_1010_1010_1000_0000_0000_1001
|  12 |     RX_FQUAL | 0x12 | 0x0000 |  8 | 5C001A451031CF2D | ????
|  13 |     RX_TTCKI | 0x13 | 0x0000 |  4 | 0000FC01 | 0000_0001_1111_1100_0000_0000_0000_0000
|  14 |     RX_TTCKO | 0x14 | 0x0000 |  5 | EDFF07391F | ????
|  15 |      RX_TIME | 0x15 | 0x0000 | 14 | 004566DB052CBB3541008066DB05 | ????
|  16 |      TX_TIME | 0x17 | 0x0000 | 10 | 34A6D7B4590066D7B459 | ????
|  17 |      TX_ANTD | 0x18 | 0x0000 |  2 |     3440 | 0100_0000_0011_0100
|  18 |    SYS_STATE | 0x19 | 0x0000 |  4 | 00050540 | 0100_0000_0000_0101_0000_0101_0000_0000
|  19 |   ACK_RESP_T | 0x1a | 0x0000 |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  20 |     RX_SNIFF | 0x1d | 0x0000 |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  21 |     TX_POWER | 0x1e | 0x0000 |  4 | 2202080E | 0000_1110_0000_1000_0000_0010_0010_0010
|  22 |    CHAN_CTRL | 0x1f | 0x0000 |  4 | 22007A4A | 0100_1010_0111_1010_0000_0000_0010_0010
|  23 |    AGC_CTRL1 | 0x23 | 0x0002 |  2 |     01DE | 1101_1110_0000_0001
|  24 |    AGC_TUNE1 | 0x23 | 0x0004 |  2 |     9B88 | 1000_1000_1001_1011
|  25 |    AGC_TUNE2 | 0x23 | 0x000c |  4 | 07A90225 | 0010_0101_0000_0010_1010_1001_0000_0111
|  26 |    AGC_TUNE3 | 0x23 | 0x0012 |  2 |     3500 | 0000_0000_0011_0101
|  27 |    AGC_STAT1 | 0x23 | 0x001e |  3 |   000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  28 |      EC_CTRL | 0x24 | 0x0000 |  4 | 0400ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0100
|  29 |      EC_RXTC | 0x24 | 0x0004 |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  30 |      EC_GOLP | 0x24 | 0x0008 |  4 | 00DEADDE | 1101_1110_1010_1101_1101_1110_0000_0000
|  31 |    GPIO_MODE | 0x26 | 0x0000 |  4 | 000000DE | 1101_1110_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  32 |     GPIO_DIR | 0x26 | 0x0008 |  4 | FF01ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0001_1111_1111
|  33 |    GPIO_DOUT | 0x26 | 0x000c |  4 | 000000DE | 1101_1110_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  34 |    GPIO_IRQE | 0x26 | 0x0010 |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  35 |    GPIO_ISEN | 0x26 | 0x0014 |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  36 |   GPIO_IMODE | 0x26 | 0x0018 |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  37 |    GPIO_IBES | 0x26 | 0x001c |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  38 |    GPIO_ICLR | 0x26 | 0x0020 |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  39 |    GPIO_IDBE | 0x26 | 0x0024 |  4 | 0000ADDE | 1101_1110_1010_1101_0000_0000_0000_0000
|  40 |     GPIO_RAW | 0x26 | 0x0028 |  4 | 000000DE | 1101_1110_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  41 |   DRX_TUNE0b | 0x27 | 0x0002 |  2 |     1600 | 0000_0000_0001_0110
|  42 |   DRX_TUNE1a | 0x27 | 0x0004 |  2 |     8D00 | 0000_0000_1000_1101
|  43 |   DRX_TUNE1b | 0x27 | 0x0006 |  2 |     6400 | 0000_0000_0110_0100
|  44 |    DRX_TUNE2 | 0x27 | 0x0008 |  4 | 5E013B35 | 0011_0101_0011_1011_0000_0001_0101_1110
|  45 |   DRX_SFDTOC | 0x27 | 0x0020 |  2 |     4110 | 0001_0000_0100_0001
|  46 |   DRX_PRETOC | 0x27 | 0x0024 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  47 |   DRX_TUNE4H | 0x27 | 0x0026 |  2 |     2800 | 0000_0000_0010_1000
|  48 |  DRX_CAR_INT | 0x27 | 0x0028 |  3 |   000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  49 | RXPACC_NOSAT | 0x27 | 0x002c |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  50 |      RF_CONF | 0x28 | 0x0000 |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  51 |   RF_RXCTRLH | 0x28 | 0x000b |  1 |       D8 | 1101_1000
|  52 |    RF_TXCTRL | 0x28 | 0x000c |  3 |   A05C04 | 0000_0100_0101_1100_1010_0000
|  53 |    RF_STATUS | 0x28 | 0x002c |  4 | 09DEADDE | 1101_1110_1010_1101_1101_1110_0000_1001
|  54 |      LDOTUNE | 0x28 | 0x0030 |  5 | 8888888808 | ????
|  55 |      TC_SARC | 0x2a | 0x0000 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  56 |      TC_SARL | 0x2a | 0x0003 |  3 |   000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  57 |      TC_SARW | 0x2a | 0x0006 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  58 |   TC_PG_CTRL | 0x2a | 0x0008 |  1 |       BC | 1011_1100
|  59 | TC_PG_STATUS | 0x2a | 0x0009 |  2 |     F90B | 0000_1011_1111_1001
|  60 |   TC_PGDELAY | 0x2a | 0x000b |  1 |       C5 | 1100_0101
|  61 |    TC_PGTEST | 0x2a | 0x000c |  1 |       00 | 0000_0000
|  62 |    FS_PLLCFG | 0x2b | 0x0007 |  4 | 08054008 | 0000_1000_0100_0000_0000_0101_0000_1000
|  63 |   FS_PLLTUNE | 0x2b | 0x000b |  1 |       26 | 0010_0110
|  64 |     FS_XTALT | 0x2b | 0x000e |  1 |       72 | 0111_0010
|  65 |     AON_WCFG | 0x2c | 0x0000 |  2 |     2000 | 0000_0000_0010_0000
|  66 |     AON_CTRL | 0x2c | 0x0002 |  1 |       00 | 0000_0000
|  67 |     AON_RDAT | 0x2c | 0x0003 |  1 |       00 | 0000_0000
|  68 |     AON_ADDR | 0x2c | 0x0004 |  1 |       00 | 0000_0000
|  69 |     AON_CFG0 | 0x2c | 0x0006 |  4 | EE1FFF50 | 0101_0000_1111_1111_0001_1111_1110_1110
|  70 |     AON_CFG1 | 0x2c | 0x000a |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  71 |     OTP_WDAT | 0x2d | 0x0000 |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  72 |     OTP_ADDR | 0x2d | 0x0004 |  2 |     1E00 | 0000_0000_0001_1110
|  73 |     OTP_CTRL | 0x2d | 0x0006 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  74 |     OTP_STAT | 0x2d | 0x0008 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  75 |     OTP_RDAT | 0x2d | 0x000a |  4 | 12010000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0001_0001_0010
|  76 |    OTP_SRDAT | 0x2d | 0x000e |  4 | 00000000 | 0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000
|  77 |       OTP_SF | 0x2d | 0x0012 |  1 |       00 | 0000_0000
|  78 |   LDE_THRESH | 0x2e | 0x0000 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  79 |     LDE_CFG1 | 0x2e | 0x0806 |  1 |       00 | 0000_0000
|  80 |   LDE_PPINDX | 0x2e | 0x1000 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  81 |   LDE_PPAMPL | 0x2e | 0x1002 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  82 |   LDE_RXANTD | 0x2e | 0x1804 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  83 |     LDE_CFG2 | 0x2e | 0x1806 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  84 |     LDE_REPC | 0x2e | 0x2804 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  85 |     EVC_CTRL | 0x2f | 0x0000 |  4 | 00DEADDE | 1101_1110_1010_1101_1101_1110_0000_0000
|  86 |      EVC_PHE | 0x2f | 0x0004 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  87 |      EVC_RSE | 0x2f | 0x0006 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  88 |      EVC_FCG | 0x2f | 0x0008 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  89 |      EVC_FCE | 0x2f | 0x000a |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  90 |      EVC_FFR | 0x2f | 0x000c |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  91 |      EVC_OVR | 0x2f | 0x000e |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  92 |      EVC_STO | 0x2f | 0x0010 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  93 |      EVC_PTO | 0x2f | 0x0012 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  94 |     EVC_FWTO | 0x2f | 0x0014 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  95 |     EVC_TXFS | 0x2f | 0x0016 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  96 |      EVC_HPW | 0x2f | 0x0018 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  97 |      EVC_TPW | 0x2f | 0x001a |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  98 |     DIAG_TMC | 0x2f | 0x0024 |  2 |     0000 | 0000_0000_0000_0000
|  99 |   PMSC_CTRL0 | 0x36 | 0x0000 |  4 | 000230F0 | 1111_0000_0011_0000_0000_0010_0000_0000
| 100 |   PMSC_CTRL1 | 0x36 | 0x0004 |  4 | 38070281 | 1000_0001_0000_0010_0000_0111_0011_1000
| 101 |   PMSC_SNOZT | 0x36 | 0x000c |  1 |       40 | 0100_0000
| 102 |  PMSC_TXFSEQ | 0x36 | 0x0026 |  2 |     740B | 0000_1011_0111_0100
| 103 |    PMSC_LEDC | 0x36 | 0x0028 |  4 | 200000DE | 1101_1110_0000_0000_0000_0000_0010_0000
+-----+--------------+------+--------+----+----------+

трансивер может быть в следующих соcтояниях

№	State	Description
1	OFF	чип без питания
10	WAKEUP	Кварц включен. LDO включен.
2	PowerUp	--
8	DEEPSLEEP	SPI передача невозможна
3	INIT	Кварц работает. SPI может работать только на 3MHz
4	IDLE	PLL включен. SPI может работать на полной скорости 20MHz
6	TX	Трансивер передает пакет. После перейдет в IDLE.
7	RX PREAMBLE SNIFF	Трансивер периодически переключается между IDLE и RX
5	RX	Трансивер ищет преамбулу
8	SLEEP	SPI передача невозможна. Потребление меньше 1uA. LDO выключены.
9	SNOOZE	--

Собственные SPI регистры чипа DW1000

Регистровые файлы адресуются 6 битами. Это значит, что можно адресовать 64 регистровых файлов. В сумме у него 110 регистров

https://docs.google.com/spreadsheets/d/1-cDqzBLOIxD7zWVG7oPmD_uq-V_fILkTvu4ADGFD_5E/edit#gid=0

Какие настройки следует назначить в чипе DWM1000?

Параметр	Units	тип параметра
TxPower	dBm	главный
Preamble Length	Symbols	производный
Канал приема	num	производный
preamble code	?	производный
канал		главный
Канал передачи	num	производный
bandwidth	Hz	производный
centre frequency	Hz	производный
BitRate	Bit/s	главный
Transmit Pulse Repetition Frequency	Hz	главный

Номер канала полностью определяет центральную частоту, ширину канала и preamble code. Номер канала передатчика и номер канала приемника всегда должны совпадать в каждом отдельном трансивере.

Вот дерево зависимости параметров

Какие параметры влияют на дальность радиосвязи?

Битовая скорость и длина преамбулы влияют на дальность. Более длинная преамбула обеспечивает улучшенную дальность действия. При высокой битовой скорости передачи данных рабочий диапазон короткий. При низкой битовой скорости можно передавать данные на большие расстояния.

Формат радио пакета

Радио пакет состоит из преамбулы, разделителя начала кадра, заголовка, полезной нагрузки

В модуле DW1000 имеется аппаратный 40-битный таймер. Он может считать от 0 до 2^40=1 099 511 627 776. Этот таймер тактируется частотой 64 GHz. Это значит, что он переполняется каждые 17.17 с. Этот таймер увеличивается на 1 каждые 15.625ps. Свет за это время успевает пройти 0.004м или 4мм.

Между полями SFD и PHR чип вставляет метку времени. Эту метку времени можно прочитать из регистра 0x15.

Передача данных

Прием данных

Так как UWB это технология для мобильной техники, то отлаживаться приходилось подключаясь к смартфону по Serial Over USB при помощи культового Android приложения Serial USB Terminal.

Вот так выглядел комплект для отладки

Калибровка чипа DW1000

Если вычитывать значения TimeStamp(ов) из регистров сразу после инициализации то значения будут не валидные. Вы получите 120...160 метров между трансиверами, когда как расcтония всего полтора метра. Это обусловлено плаванием параметров при изготовлении кремниевых пластин.
Калибровочные параметры записываются в OTP память. Микроконтроллер может вычитывать данные из OTP и прописывать их в регистры DW1000.

Для калибровки задержки антенны надо взять два DW1000, установить их на известное расстояние и измерить дальность. Задержка антенны настраивается до тех пор пока реальная дальность и прочитанная дальность не начнут совпадать. Затем значение задержки антенны следует прописать в OTP память. Есть задержка при отправке и задержка при приеме.

Запаздывание отправки это время между внутренней цифровой отметкой времени и временем реальной отправки в антенну.

Запаздывание приема используется для компенсации времени между приемом сигнала RMARKER в антенне и внутренней временной отметке в цифровой цепи.

Во многих исполнениях PCB запаздывания приема и отправки равны.

Тестирование дальности радио Link(а)

В помещении я разносил два DW1000 трансивера на 24 шага (16,5м) и UWB пакеты стабильно приходили в обе стороны. Дальше мешала геометрия помещения. На улице мне удавалось принимать ping на расстояние 76 метров.

Тестирование измерения дальности по технологии SS-TWR/DS-TWR

Тестирование технологии измерения дальности без калибровки показывают, что при расстоянии между трансиверами всего 0,89м измерения показывают величины порядка 154,6 метров. Причем разброс был 0,9 метров.

Идеи проектов на UWB трансиверах

UWB chat. Обмен мгновенными текстовыми сообщениями.
Обновление прошивки по радио
Передача файлов по радио
InDoor навигация
Удаленное управление электронными приборами в помещении

Словарь

Для работы с DWM1000 надо разбираться в следующих акронимах

Акроним	Расшифровка
AON	Always-On
POR	Power On Reset
API	Application Programming Interface
ETSI	European Telecommunications Standards Institute
N.B. (NB)	Nota bene (note well )
PAC	preamble acquisition chunk
SFD	start of frame delimiter
DW	DecaWave
XTI	internal 19.2 MHz clock (is the raw 38.4 MHz XTAL oscillator input ÷ 2)
PRF	pulse repetition frequency
BPM	bi-phase modulation
ISO	International Organization for Standardization
BPSK	binary phase shift keying
MSB	most significant bit
FCS	Frame Checking Sequence
TWR	Two Way Ranging
LO	local oscillator
IEEE	Institute of Electrical and Electronic Engineers
PLL	Phase Locked Loop
CS	chip select.
CMOS	Complementary metal–oxide–semiconductor
QFN	quad-flat no-leads
LSB	Least Significant Bit
LDE	leading edge (or the process to find and adjust the RX message timestamp)
LED	light-emitting diode
PHR	PHY header
PHY	physical layer
SPI	Serial Peripheral Interface
GPIO	General Purpose Input Output
OTP	One-Time Programmable
RTLS	real time location systems
WSNs	wireless sensor networks
RST	Reset
TOF	time of flight
IC	Integrated circuit
FCC	Federal Communications Commission
TDOA	Time Difference of Arrival
MAC	Media Access Control
CRC	cyclic redundancy check
UWB	Ultra Wideband
TWR	two way ranging
TX	transmit
RF	radio frequency
PSD	power spectral density
EIRP	Effective Isotropic Radiated Power
PCB	printed circuit board
FEC	Forward error correction

Вывод

Сам по себе DW1000 очень сырой. Чтобы просто настроить канал надо прописать магические числа в дюжину регистров. При этом часть регистров адресуются 2мя байтами, а часть 3мя байтами. Хотя регистров всего, 110 штучек. Сами регистры рваные, разных размеров. Для записи OTP параметров надо напряжение чуть выше привычных 3,3V на VCC (3.8V). RxTimeStamp надо включать отдельно. Нужна калибровка запаздывания антенн.

Регистров много. Для чипа dw1000 нужен сравнительно сложный драйвер. Нет смысла писать для него свой драйвер. Лучше взять драйвер от вендора. Данные удалось передавать в обе стороны на расстояния до 78 метров. Определять Tx TimeStamp(ы). На первый взгляд дальность определяется с точностью +- 45см. В общем чип dw1000 сложный.

Еще модуль можно задействовать как расширитель GPIO. С SPI на 8 pin(ов).

Как по мне, дак UWB отличный интерфейс, чтобы обновлять прошивку или для дистанционного упрарления, но чтобы измерять дальность надо строить калибровочный стенд метров 10 в габаритах.

Links

https://habr.com/ru/articles/726228/

Документация про модуль

Покупка модуля

Покупка переходника

Документация про чип DW1000:

Контрольные вопросы:

1--Как определить что передатчик в самом деле передает что-то?

2--Нет радио Link(а) (например в UWB). Как выявить в чем дело? Передатчик не передает или приемник не принимает?

3--Если ширина спектра широкая, то что можно сказать про форму сигнала во временной области?

4--Если увеличить длину преамбулы, то как это скажется на дальности радио связи?

Комментарии (7)

Stalker_RED
13.04.2023 21:54
#25443558
+1
Я помню, лет 20 назад UWB вызывал вау эффект - подумывали сделать на нем беспроводной тачскрин для PC (в эпоху до айпэдов идея казалась интересной).

А сейчас не очень понятно какая ниша у UWB - по скорости wi-fi мжет и побольше, при намного большей дальности. И по цене - esp8266 за $1 стоит на порядок дешевле.

В чем он выигрывает, в энергопотреблении? Тут BLE и zigbee врываются, к которым еще и куча совместимых устройств на рынке.

И вообще, к вайфаю и блютусу можно подключиться с любого ноута или смартфона - это огромный плюс.
1. VelocidadAbsurda
  13.04.2023 21:54
  #25443732
  +1
  Сравнительно недавно UWB всплыл в Apple AirTag (точное определение местоположения).
1. aabzel Автор
  13.04.2023 21:54
  #25445656
  А сейчас не очень понятно какая ниша у UWB
  
  UWB трансиверы можно использовать как датчик приближения. На основе этого строят навигацию внутри помещения
  https://www.exafore.com/accurate-indoor-positioning/
1. aabzel Автор
  13.04.2023 21:54
  #25445684
  -1
  В чем UWB выигрывает, в энергопотреблении?
  
  У UWB в исполнении DWM1000 по спеке 0,57 Watt max
1. aabzel Автор
  13.04.2023 21:54
  #25445910
  -2
  И вообще, к вайфаю и блютусу можно подключиться с любого ноута или смартфона - это огромный плюс
  
  UWB тоже набирает обороты
  
  https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_UWB-enabled_mobile_devices
1. aabzel Автор
  13.04.2023 21:54
  #25445986
  -1
  В чем UWB выигрывает ...? Тут BLE и zigbee врываются, к которым еще и куча совместимых устройств на рынке.
  
  C BLE очень трудно работать. BLE нужен жесточайший Real-Time. Микроконтроллеры с BLE периферией (например cc26x2 или nrf5340) обязаны работать с RTOS(ами). Накатывать поверх еще какое-то приложение очень трудно. Сразу возникают зависания, DeadLock(и), инверсия приоритетов и потеря Link(а).
  
  UWB намного проще. Подключил по SPI и забыл. На MCU может быть вообще простая однопоточная прошивка.
  1. Lebets_VI
    13.04.2023 21:54
    #25449988
    +1
    С BLE как раз таки очень просто работать, ничего там не виснет и не теряется. Поверх пишутся тяжелые приложения и они работает нормально.
    
    А вот UWB , если его использовать для обнаружения местоположения - та еще хрень, особенно когда 2 или 3 антенны.
    
    Попробуйте NXP-шные SR040 или SR150. Там вообще крышу сносит от количества кода что бы просто получить расстояние и 2 угла.

Обзор технологии Ultra-Wideband на основе трансивера DW1000 (переходник с SPI на UWB) +17

Комментарии (7)

Stalker_RED

VelocidadAbsurda

aabzel Автор

aabzel Автор

aabzel Автор

aabzel Автор

Lebets_VI