AWRL6843/AWRL6844單芯片57 - 64GHz汽車雷達傳感器深度解析

作為電子工程師，我們一直在尋找高性能、低功耗且功能強大的汽車雷達傳感器，而TI的AWRL6843/AWRL6844單芯片57 - 64GHz汽車雷達傳感器無疑是一個非常值得關(guān)注的產(chǎn)品。今天，我們就來深入探討一下這款傳感器的特點、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)細節(jié)。

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一、核心特性亮點

（一）FMCW收發(fā)器

AWRL6843/AWRL6844采用FMCW（調(diào)頻連續(xù)波）技術(shù)，集成了PLL、發(fā)射器、接收器、基帶和ADC。它能覆蓋57 - 64GHz頻段，擁有7GHz的連續(xù)帶寬，這為高精度的雷達測量提供了堅實基礎(chǔ)。AWRL6843有3個發(fā)射通道，AWRL6844有4個發(fā)射通道，且都配備4個接收通道，每個發(fā)射通道典型輸出功率為12.5dBm，典型噪聲系數(shù)為12.5dB，在1MHz處典型相位噪聲為 - 90.5dBc/Hz。這種高性能的射頻指標，使得傳感器在復(fù)雜環(huán)境下也能準確地檢測目標。

（二）強大的處理能力

1. 多核心協(xié)同：芯片集成了Arm? R5F? 核心（200MHz，帶雙精度FPU）、硬件加速器（HWA 1.2，200MHz）和C66x DSP（450MHz）。R5F核心可用于控制和管理，HWA 1.2負責FFT、對數(shù)幅度和CFAR等操作，C66x DSP則專注于雷達數(shù)據(jù)處理。這種分工明確的架構(gòu)，大大提高了數(shù)據(jù)處理效率。
2. 低功耗模式支持：支持空閑模式和深度睡眠模式，能根據(jù)應(yīng)用需求動態(tài)調(diào)整功耗，這對于汽車電子設(shè)備來說至關(guān)重要，可有效降低系統(tǒng)功耗。

（三）豐富的接口資源

提供了3個UART、2個CAN - FD、2個SPI、LIN等接口，還具備LVDS用于原始ADC采樣數(shù)據(jù)傳輸。此外，還有QSPI、I2C、JTAG、8個GPIOs、PWM接口和4個GPADCs等，方便與各種外部設(shè)備進行通信和交互。

（四）安全特性保障

1. 硬件安全模塊（HSM）：在安全版本中集成了可編程的HSM，支持安全認證和加密啟動，用戶可自行編程根密鑰、對稱密鑰（256位）和非對稱密鑰（最高RSA - 4K或ECC - 512），并具備密鑰撤銷功能。
2. 加密硬件加速器：包含PKA（支持ECC/RSA）、AES（最高256位）、SHA（最高512位）、TRNG/DRBG以及SM2、SM3、SM4等加密算法加速器，滿足汽車行業(yè)對數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)安全的嚴格要求。

（五）內(nèi)存與功能安全

1. 充足的內(nèi)存：AWRL6844片上RAM達2.5MB，AWRL6843為2MB，包括不同類型的RAM，如R5F TCMA RAM、R5F TCMB RAM、DSS L2 RAM等，為數(shù)據(jù)存儲和處理提供了充足的空間。
2. 功能安全合規(guī)：產(chǎn)品目標符合功能安全標準，按ISO26262標準，硬件完整性目標可達ASIL B，同時還會提供相關(guān)文檔，助力功能安全系統(tǒng)設(shè)計。

二、應(yīng)用場景廣泛

（一）車內(nèi)感知

可用于兒童存在檢測、車輛占用檢測、定位和分類以及車輛乘員生命體征監(jiān)測等。通過高精度的雷達檢測，能實時了解車內(nèi)人員的狀態(tài)，為安全和舒適駕駛提供保障。

（二）安防監(jiān)測

可實現(xiàn)入侵者檢測，當檢測到異常活動時及時發(fā)出警報，增強車輛的安全性。

（三）輔助提醒

例如安全帶提醒功能，通過檢測乘員是否系好安全帶，及時發(fā)出提醒，提高乘車安全性。

三、架構(gòu)與功能模塊剖析

（一）四大功率域

該芯片分為RF/模擬子系統(tǒng)、前端控制器子系統(tǒng)（FECSS）、應(yīng)用子系統(tǒng)（APPSS）和DSP子系統(tǒng)（DSS）四個可切換的功率域。每個功率域都有其特定的功能，并且可以根據(jù)應(yīng)用需求動態(tài)控制功率狀態(tài)，以實現(xiàn)低功耗運行。

1. RF/模擬子系統(tǒng)：負責RF信號的發(fā)射和接收，包含所有必要的RF和模擬組件。
2. FECSS：包含一個處理器，負責雷達前端的配置、控制和校準。
3. APPSS：為用戶提供可編程的ARM Cortex - R5F MCU，用于定制應(yīng)用開發(fā)和汽車接口，還包括TOPSS、HSM、時鐘和電源管理子模塊。
4. DSS：集成了TI的高性能C66x DSP，用于雷達信號處理，同時還有硬件加速器塊（HWA 1.2）輔助處理常見的雷達任務(wù)。

（二）時鐘子系統(tǒng)

時鐘子系統(tǒng)從40MHz晶體輸入生成57 - 63.9GHz信號，內(nèi)置振蕩器電路、清理PLL和RF合成器電路。RF合成器輸出經(jīng)X3乘法器處理后，生成所需的雷達工作頻率。該子系統(tǒng)還具備檢測晶體存在和監(jiān)測時鐘質(zhì)量的功能，為雷達的穩(wěn)定運行提供了可靠的時鐘源。

（三）發(fā)射與接收子系統(tǒng)

1. 發(fā)射子系統(tǒng)：AWRL6844有四個并行發(fā)射鏈，AWRL6843有三個，每個發(fā)射鏈都有獨立的相位和幅度控制，支持二進制相位調(diào)制，可用于MIMO雷達。同時，發(fā)射鏈還支持可編程回退，方便系統(tǒng)優(yōu)化。
2. 接收子系統(tǒng)：由四個并行通道組成，每個通道包括LNA、混頻器、IF濾波、ADC轉(zhuǎn)換和抽取。支持實基帶架構(gòu)，適用于快速啁啾系統(tǒng)，帶通IF鏈的截止頻率可配置，帶寬最高可達10MHz。

四、電氣特性與設(shè)計要點

（一）電源規(guī)格

支持2種或3種電源軌供電，分別為1.8V、3.3V和1.2V。不同的I/O拓撲結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的電源分配，在設(shè)計電源電路時，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的拓撲結(jié)構(gòu)，并注意電源的穩(wěn)定性和去耦電容的選擇。

（二）RF去耦電容與布局

1. 1.2V RF電源軌：需要兩個典型值為22uF的去耦電容，且應(yīng)靠近VDDA_12RF BGA球放置，并盡量減小電容之間的寄生參數(shù)。
2. 1.0V RF LDO：需要兩個典型值為10uF和22uF的去耦電容，同樣要靠近VDDA_10RF BGA球放置，且建議將輸出去耦電容放在PCB的同一層。

（三）時序與開關(guān)特性

1. 電源供電順序和復(fù)位時序：要求所有外部電壓軌在復(fù)位釋放前穩(wěn)定，建議先使1.2V軌穩(wěn)定，再使1.8V軌穩(wěn)定。
2. 同步幀觸發(fā)：支持硬件觸發(fā)雷達幀，外部主機可通過脈沖SYNC_IN信號啟動雷達幀，典型延遲約為160ns，用戶還可設(shè)置可編程延遲來控制幀啟動時間。

五、總結(jié)與展望

AWRL6843/AWRL6844單芯片57 - 64GHz汽車雷達傳感器憑借其高性能、低功耗、豐富的接口和強大的安全特性，在汽車雷達領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。作為電子工程師，我們在設(shè)計過程中需要充分考慮其電氣特性和設(shè)計要點，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。未來，隨著汽車智能化的不斷發(fā)展，相信這款傳感器將在更多的汽車安全和輔助駕駛系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。

大家在使用這款傳感器的過程中，有沒有遇到什么問題或者有什么獨特的設(shè)計經(jīng)驗?zāi)兀繗g迎在評論區(qū)分享交流。