P440模块用户手册

P440模块用户 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 说明：本文档以TimeDomain公司英文原版资料为基础翻译整理，同时结合中国市场实际需求状况对部分内容进行了删减和修改北京华星北斗智控技术有限公司II目录1摘要..............................................................................................................................................12P440软件......................................................................................................................................42.1P440嵌入式软件..............................................................................................................42.2应用程序接口（APIs）...................................................................................................42.3图形用户接口（GUIs）与示例代码...............................................................................52.4作为开发工具的APIs和GUIs........................................................................................62.4.1使用RangeNet测距...............................................................................................62.4.2使用RangeNet组网.............................................................................................102.4.3单基站雷达和MRMRET软件.............................................................................122.4.4双基地雷达与CAT（信道分析工具）传播........................................................152.5组网：RangeNet与RangeNetLite的比较................................................................172.6软件支持.........................................................................................................................183模块硬件各功能区图解.............................................................................................................194电子电路接口.............................................................................................................................214.1连接P440........................................................................................................................224.2连接器引脚.....................................................................................................................224.3接电与接地单元.............................................................................................................274.3.1通过USB电源插孔和锁定与夹层连接器供电..................................................274.3.2反极性保护...........................................................................................................274.3.3两种方式供电.......................................................................................................274.3.4机箱接地...............................................................................................................284.3.5融合（保险丝）接地和数字接地.......................................................................284.3.6P440供电要求.......................................................................................................284.4主机和P440接口选择...................................................................................................304.4.1USB2.0高速设备..................................................................................................304.4.2用户串口...............................................................................................................304.4.3SPI...........................................................................................................................314.4.4以太网和IP地址..................................................................................................334.4.5CAN.........................................................................................................................334.5GPIO.................................................................................................................................334.6天线端口.........................................................................................................................344.7射频发射和接收特性......................................................................................................354.8可选功率放大器..............................................................................................................364.9指示灯..............................................................................................................................364.10热量管理........................................................................................................................375机械接口.....................................................................................................................................376技术规格.....................................................................................................................................416.1关键性能参数总结..........................................................................................................416.2P440射频模块的最大工作范围......................................................................................446.3测距速率..........................................................................................................................456.4精密测距精度、准确度和偏置......................................................................................466.4.1视距条件下的精密度和准确度............................................................................46北京华星北斗智控技术有限公司III6.4.3偏置和校准............................................................................................................476.5粗略距离估算（CRE）的测距精密度和准确度............................................................476.6数据通信速率和吞吐量..................................................................................................486.7P440雷达的工作范围......................................................................................................487Broadspec天线.........................................................................................................................49北京华星北斗智控技术有限公司11摘要PulsOn440模块（简称P440）是一种波段在3.1G到4.8GHz之间的超宽带无线收发器，它可以实现如下功能：·采用双向飞行时间（TW-TOF）方式在2个或者2个以上的模块之间进行测距，测量准确度可达2cm，刷新率最高为125Hz。·可以在两个或多个模块之间实现通信。·可作为单基地雷达，双基地雷达或者多基地雷达工作。·可同时执行四种功能（测距、数据传输、单基地雷达和多基地雷达）。·发射功率极小（～50uW）。·具备用优化双向飞行时间测距的组网功能，网络测距可以采用ALOHA（随机）或者TDMA（时分多址） 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 。·支持多达11个独立信道，因此可以实现CDMA(CodeDivisionMultipleAccess码分多址)组网。可以加入更多信道。·P440可以和前几代产品的（P400，P410以及P412）进行互操作。硬件设计的运行要求完全符合所有工业级温度范围（-40℃至85℃），同时也可在晃动或者高频震动的环境中运行。·天线射频的辐射强度符合美国FCC的15条规定，同时遵循欧洲电信 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化协会的条款302065协议。P440与所有P400系列的成员相同，是一种相干无线收发器，也就是说每一个发射脉冲的能量可以相加来增加接收信号的信号噪声比（SNR）。每一次发射脉冲数量翻倍时，接收信号的信噪比也会翻倍（大约增加3dB），其代价是完成整个信号的的传输时间也随之加倍。发射强度并没有增加，但更多发射脉冲的能量被相加起来，改善了接收性能。上述原理适用于任何发射，包括测距，雷达以及通信。用户可以通过USB、串口、SPI、网口或者CAN等方式连接模块，通过下达API指令控制和监测模块的工作。USB驱动程序支持WindowsVista32/64、Windows732/64以及Windows832/64系统以及Windows10操作系统。Unix和OSX系统不需要一个专门的USB驱动程序。P440会自动显示为一个串行设备。北京华星北斗智控技术有限公司2API提供了所有用户用于设计可操作多个模块组成的雷达传感器或者测距射频网络的指令和功能。为了协助用户展示P440在作为测距模块或者雷达传感器时的性能，TimeDomain提供了基于PC端的可以运行所有API指令的用户图形界面（GUIs），还可实现如下功能：·为编程人员列举一个可视化的、应用主机使用API指令和P440通信的示例软件。·让用户评估模块的测距通信性能。·让用户通过使用运动滤波、检测处理器的例子以及原始数据与经处理的雷达扫描数据的图形显示来评估模块的雷达性能。·让系统分析人员观察、采集并记录下原始的测距数据或者雷达数据，以方便其针对项目开发优化算法。·让用户搭建一个多个P440测距传感器的网络。TimeDomain同时提供用C语言和MATLAB编写的两种示例代码，用来演示模块的接口和性能。编程人员可以从用户图形界面和示例程序学习如何使用API和P440交互，然后根据自己应用的需要编写应用程序。这个技术已经被广泛运用，以下仅列举部分案例：·轨道车辆安全距离实时显示·让机器人在自动跟随时和引导者保持安全距离·为机器人提供位置信息·无人机飞行导航·在隧道内和矿井下精确定位车辆·工程车辆的防碰撞·测量病人的呼吸频率·定位并跟踪区域内人员·精确测量条形结构的长度·精确测量大楼内特殊（或贵重）物体的位置·跟踪工厂内叉车等·可用于博士论文或者博士后论文的研究项目·可用于本科阶段在射频、雷达以及信号处理等领域的教学工作北京华星北斗智控技术有限公司3本文详细介绍了P440模块的软件与硬件，叙述内容可细分为以下几个部分：第二章：P440软件第三章：模块硬件各功能区图解第四章：电子电路接口第五章：机械接口第六章：技术规格第七章：Broadspec天线第八章：配置和订购信息本章节所引用的文件与信息均可在官网www.timedomain.com上查询，包括API，软件手册，应用说明，白皮书，案例，刊载论文，C代码样例，MATLAB样例等。北京华星北斗智控技术有限公司42P440软件P440软件章节包含5项内容：·基于P440的嵌入式软件·定义模块连接主机处理器接口的API·提供GUI用于（1）阐述P440的操作方法（2）作为描述模块性能的数据分析工具·为用户提供能满足其定制要求的C语言与MATLAB示例代码·为含有多个P440模块的系统高效进行测距和通信提供网络支持2.1P440嵌入式软件P440模块是一种集成了微处理器的超宽带平台，开发板上的处理器主要有3种功能：·用于发送和接收超宽带脉冲·处理所有与主机（PC或者单片机等）间的通信行为，通信格式可由3种API设定，以达到为具体应用定制的目的。用户可以选择5种连接方式实现模块与主机的连接：USB，串口，网口，SPI以及CAN。·当模块用于组网时，开发板上的处理器可以：1）承担对通信内容与测距请求的时序安排功能2）为主机提供数据状态实时信息3）处理由主机发送的监控命令这样可以提高测距刷新率，减轻主机处理器负担。关于嵌入式软件，更多信息请查看文档：320-087UsingtheUSBandSerialInterfaces2.2应用程序接口（APIs）本产品配有3种API：·测距与组网指令，包含在文档320-0313RangeNetAPISpecification中·单基地雷达指令，包含在文档320-0298MonostaticRadarAPISpecification中·双基地雷达与信道建模指令，包含在文档330-0305ChannelAnalysisToolAPISpecification中北京华星北斗智控技术有限公司5这样的区分纯粹是认为的。实际上P440的内置软件能够处理全部三种API。如果模块的内置代码有更新的话，那么所有三种API的指令也会相应更新。此外，用户在开发时可以根据需要调用任意一个或者所有API中的指令。例如在创建测距网络时加入双基地雷达和多基地雷达，还能进行数据通信。API指令的高层特点将在2.4章节“作为开发工具的APIs和GUIs”中讨论。2.3图形用户接口（GUIs）与示例代码想要完全掌握一组API（本文中其实是三组为一套）的所有指令是很耗费时间的，尤其当这样的API具有大量设置指令时更为明显。为了加速这一进程，TimeDomain为用户准备了三套GUI作为示例，可在PC端运行并且能够执行所有API指令。这些API指令集可以展示收到的数据，让用户能够记录下所有主机发出或者接收到的API指令与数据。每一个GUI均对应于一组API：·RangeNetRET可用于展示主机控制下的点对点测距与通信以及P440控制下的组网测距操作。·MRMRET可用于展示单基地雷达的功能。·ChannelAnalysisTool(CAT)可用于展示（a）双基地雷达或者多基地雷达（b）信道传播分析功能。另外，时域公司还为每一个GUI的应用领域配备了C语言示例代码与MATLAB示例代码。C语言版本使嵌入式开发人员快速学习和P440通信，MATLAB版本则旨在让系统分析人员快速架构实验以调研和评估性能。上述示例代码中还含有解析器，以供用户从日志文件中提取信息。示例代码部分主要是以下内容：RangingandNetwork（RangeNet）·150-0117–RangeNetCSampleApplications·150-0123–RangeNetLocalizationDemo(基于MATLAB的可执行代码)·150-0124–LocalizationDemo(命令行可执行代码)·150-0118–RangeNetMATLABSampleApplications·150-0103–RangingCSampleApplications·150-0104–RangingMATLABSampleApplicationsMonostaticRadar·150-0107MRMCSampleApplication·150-0108MRMSampleMATLABApplications北京华星北斗智控技术有限公司6ChannelPropagationAnalysis·CATCIRDeliveryFiles每一款软件都配有用户指导手册与快速入门手册，用来示例设备的操作。熟读这些文档后，用户基本上可以在30分钟内学会操作测距、操作网络、操作单基地雷达或者捕捉双基地雷达扫描数据和射频通信信道波形。手册文档清单如下：RangingandNetwork(RangeNet):o320-0314RangeNetQuickStartGuideo320-0320RangeNetUserGuideMonostaticRadar:o320-0301MRMQuickStartGuideo320-0300MRMUserGuideBistatic/MultistaticRadarandChannelAnalysis:o320-0304CATQuickStartGuideo320-0303CATUserGuide2.4作为开发工具的APIs和GUIs本章节从高层次总结了API并将讨论如何以GUI作为开发工具。一般来说，GUI是一种直观的数据表达形式。这些GUI可以让用户实现很多功能，比如配置P440，发起测距或者雷达请求，进入或者离开网络，改变睡眠状态，测量温度，以及显示状态、软硬件版本等有用的信息。除此以外，用户还可以通过这些GUI显示和记录采集的数据以及模块与主机之间的通信情况。雷达的GUI更是能够对接收数据进行带通滤波，并提供运动滤波与检测滤波处理。2.4.1使用RangeNet测距测距组网API允许用户配置P440并进行测距。事实上，它支持3种测距方式，本章节将会讨论它们。然而测距采用的方式没有获取基本数据的技术重要。P440用很多接收器将接收信号数字化，产生接收数据的波形图。这类波形图的采样率为61ps，是尼奎斯特速率的两倍（如图1所举的案例）。北京华星北斗智控技术有限公司7图1：一个典型的接收波形：信号幅度（相对强度）对应于时间（61ps增量）这个特点很有用，原因如下：·过采样可以对数据作关联处理，以得到可靠的亚厘米级的测距估值。·通过分析获取波形的形状，可以得到信道的重要特征，比如（a）判断信号是否为视距（LOS）传播，（b）确定信号是否被压缩，（c）判断受损信号是受多径效应还是菲涅尔效应影响，这个在图2中会有描述。·可以测量第一个到达脉冲的信号强度，而不是最大的多径信号的强度。·可以测量背景噪声的水平，结合信号强度的测量，可以得到接收信号的信噪比等相关数据·可以获取接收波形特性，给出估算测距的误差估值。图2：在不同环境下以61ps间隔（2倍奈奎斯特速率）捕获的接收波形北京华星北斗智控技术有限公司8这个基本功能可以形成如下三种测距类型：精确测距（PRM）：该类型使用TW-TOF（双向飞行时间）测距技术，通常具有高精度，同时也会有距离误差范围以及潜在误差的警告标志。用户可以根据提供的测距误差范围估值启动卡曼滤波，也可以通过警告功能滤除非精确数值。粗略距离估计（CRE）：该类型类似于RSSI（接收信号强度指数）距离估算，由连续波射频测距系统产生，这种系统把接收信号的强度和距离联系起来。当然，两者也有两个不同点，首先，这里所讲的信号强度是基于第一个到达脉冲的强度，而非整个过程中强度最大的那个，这确保了系统不会使用结构多径效应导致的较强信号来计算距离从而导致错误数值；其次，这类信号强度是基于上一次成功测距的PRM数值自动校准过的。最新回声距离（ELR）：这是一种系统中在另外两个模块之间精确测距PRM数据。换句话说，每当一个模块取得PRM时，它会将上一次的测量数据广播给区域内其它模块。例如，如果A模块测量了它与B模块之间的距离，当它启动与其它模块的测距行为时，它还会将这个测量结果报告给C、D、E模块......这也是一种替代性的通过系统自动发布距离信息的方法。最后，P440通过API指令为主机处理器提供可用的测距值，误差标志，距离误差估值，信号强度，背景噪声以及波形信息。RangeNet的GUI能够执行每一条API指令，从而允许用户进行配置模块和测距等操作。该GUI另外还加入了更高层次的系统软件性能，具体如下：·捕捉波形并将其展示于屏幕上，同时能够记录并保存至硬盘中。图3展示了一个GUI显示的代表性波形。·测距请求可以是单次的，可以是固定次数的，也可以是连续不断的。·展示接收信号强度、噪音强度以及信噪比。·当所读数据不可靠时，会显示一个有质量标准的警告。·可以计算性能统计数据。例如，如果用户发出了有限次数的测距请求，那么GUI可以计算出测距成功率、测距均值、测距标准差、平均信噪比以及信噪比的标准差。这些统计数据有助于用户决定系统工作质量。系统也可以根据质量标准对接收数据进行过滤，提供相同的统计数据。·判断区域内是否存在干扰源。·可以对一个给定的连接进行校准，从而步补偿原测量中固有的偏差。·允许客户快速进入并发送数据。·允许客户接收并显示数据。·可以记录下P440与主机之间的所有的交换数据。·当某个模块在区域内没有直接参与其他模块之间的测距时，通过该模块可以得到其他模块之间的测距值。北京华星北斗智控技术有限公司9图3：GUI显示的典型波形记录数据的功能可以让用户绘制图表建立性能和距离关系函数，这是一个可以评估给定区域内信号传播质量的优秀工具。图4中的数据是当模块间的距离增加时采集的，其中一个模块保持静止，另一个模块缓慢移动，图4绘制出了信号、噪音以及信噪比作为分隔距离函数的图形。从该图中可以得出以下几个信息：·在40米，60米以及100米处有菲涅尔抵消。·在略大于120米处有菲涅尔增强。·噪音水平是常数，因此在附近没有明显干扰源。图4：信号（绿色）、噪音（蓝色）以及信噪比（红色）作为距离的函数（注意菲涅尔抵消与增强）北京华星北斗智控技术有限公司102.4.2使用RangeNet组网操作一个只有两个模块的系统是很简单的，操作多个模块会复杂得多。例如：·系统中模块的数量可能会随时间而变化，进入系统的模块需要被感知，离开系统的模块则需要从网络内移除。·需要有一种方法防止模块互相干扰。·不是所有模块都需要行为相同。有的模块可能发起和响应测距请求，有的只发送请求，有的只响应请求，有的模块只与系统中的子系统通信等。RangeNet的API允许用户在定义一个网络的同时，定义网络内模块的行为，而在网络的操作由P440来控制。具体来说，P440负责调度测距请求，保持一个所有邻居的数据库，在主机与网络之间传递信息。这样的话，主机只需要负责监控管理，从而大大减轻了主机负担。RangeNetAPI为用户提供提供了可以定义并监控网络的工具，例如：1）网络可以定义使用两种不同的时分协议：ALOHA（随机）或者TDMA（时分多址）协议。2）如果使用的是ALOHA协议，那么信号发送的平均间隔时间和间隔时间的随机变化都是可以定义的。基于系统内模块的数量，平均间隔时间可以手动或者自动压缩。收发行为可以在具体每个模块基础上进行限制，有的模块既收又发，有的只发或者只收（这里的受是指响应）。另外，还可以限制某些模块使它们只和部分网络成员进行交互。尽管大部分ALOHA网络效率为19%，我们这个ALOHA网络效率接近38%，使其等效于一个时隙ALOHA系统的性能。3）如果使用的是TDMA协议，用户可以定义一个时隙表用来指定模块在何时与哪个模块进行交互，采用的参数是什么。图5展示了一个时隙表的例子，这个系统内有4个节点（100、101、102和103），其中设定100和101与任意其它3个模块进行测距，而102与100以及101进行测距。北京华星北斗智控技术有限公司11图5：一个典型的RangeNet时隙表P440处理器负责保持系统同步，同步精度可达1μs。·由于P440支持多个信道，因此可以在CDMA（码分多址）覆盖下使用上述任意两个协议之一。·由于P440网络能够安排测距请求时序，因此避免了主机与模块的频繁通信，从而提高了测距速率。·P440网络维持了邻近模块的数据库。除了记录有网络内所有成员的信息与距离，该数据库还包含了大量统计数据以及其他有用的信息，例如信噪比，行进速度，有效测量速率，信号质量等。·该网络还利用了简单测距应用的回声距离（ELR）及粗略距离估计（CRE）这两个特性，用在网络中有其特殊的作用。ELR利用网络内所有单元都能接收任何传输信号的特性，即当一个模块对某个模块的测距请求进行响应时，它还会同时发送上一次成功测距行为中的测距值与对应的模块编号。这类信息向区域内所有单元广播。因此这个机制向系统中所有单元发布了网络距离信息。CRE同样利用了传输的广播特性。当模块接收到一次信号后，它会自动生成波形扫描并测量第一个到达脉冲的强度，而不是RSSI情况下的任何信号的峰值强度。其次，RSSI几乎不会被校准，而CRE会以上次与目标模块进行成功的TW-TOF测距后的数据为基准进行一次校准。虽然CRE的精度无法与TW-TOF测量的精度相比，其精度水平在大部分情况下已经够用，而且还具有在不产生成本的情况下扩展网络信息北京华星北斗智控技术有限公司12的益处。尽管这些工具都有很强大的功能，其内在的复杂度会让仅仅通过API来展示和操作变得困难。RangeNetGUI可以填补这个缺陷。它不仅可以让用户对系统进行配置，同时还提供了一种方法让用户可以方便地保存不同的配置，监控结果，评估网络内每条连接关系的性能，监控邻近模块数据库。例如，RangeNet允许用户·定义所有类型配置信息（包括TDMA时隙表，测距配置细节，ALOHA协议设置信息，邻近数据库特征等），将配置信息载入进P440，保存配置信息至硬盘并随时调用。·以用户需要的刷新率监控数据库。图6举例说明了一个4个节点系统的数据库，注意其中统计数据的范围以及容量。如果想了解每个版块的具体细节，请查看文档RangeNet用户指导手册。·发送，接收以及显示数据。·显示某条连接的扫描波形。图6：一个典型的4模块系统邻近数据库2.4.3单基站雷达和MRMRET软件单基站雷达的API允许用户配置雷达参数，发射脉冲以及测量回波。配置的参数包括：·信道·发射天线设置北京华星北斗智控技术有限公司13·发射功率·一次测量集成的脉冲数·期待的接收射频扫描的持续时间最后一个参数值需要讨论一下。用户可以决定雷达回波的哪个部分可以用来作测量并报告。另外，这部分不需要是连续的，也不需要相同的积分率。例如，可以测量相应于这些距离的雷达回波：·距离天线10米以内·距离天线10到20米·从10到20米，从30到40米，从50到55米·从10到20米，积分率256：1以及从40到50米，积分率2048：1MRM的API同样能够让用户决定雷达回波产生速率，此外，这些扫描无论在雷达快时间或者雷达慢时间都是相干的。通过运用希尔伯特变换，这些雷达回波可以后处理为I型和Q型数据流。MRMRETGUI可以让用户做到：·定义所有配置参数并载入模块，将这些参数存入P440，将配置参数存入磁盘或者从磁盘调取·启动雷达信号发射·采集，展示，把接收的数据记录到磁盘另外，MRMRETGUI还有一个相关的任务：·对接收数据进行带通滤波·进行运动滤波·进行检测滤波·报告的检测点以及首先到达的检测点滤波任务提供了基本的运动滤波功能，允许用户调整滤波常数。根据需要，用户可以记录和原始数据一起的所有这些信息。需要注意的是，这类滤波本质上是通用型的，没有针对特殊应用做优化。它只是为系统开发人员提供一个范例，这些滤波的源代码可以在MRMRET用户指导手册中找到。该软件以及相关的示例代码可以让用户多途径练习使用模块，以下列举三个例子仅供参考：示例1I/Q多普勒处理：MATLABSampleApplication#3（含在开发包中）可以让用户练习几种雷达模式。其中一个操作模式可以测量来自动目标的回波，然后运用I/Q多普勒处理绘制出一张距离与多普勒频移对比图，如图7：北京华星北斗智控技术有限公司14图7：动点的距离与其多普勒频移对比图示例2SAR（合成孔径）成像：来自汉茨维尔市阿拉巴马大学的本科生们用雷达以及步进电机做出了一张合成孔径雷达成像（SARImaging）图，图像内容是以铝制苏打汽水罐排列成的该大学名称首字母字样。实验结果如图8：图8：排列成“UAH”字样的汽水罐的SAR成像该学生团队所做实验的项目样本可在时域官网查询，链接如下：http://www.timedomain.com/UAH%20Senior%20Project%20-%20Final%20Presentation%20V4.pdf示例3ISAR（逆合成孔径）成像：一个来自德克萨斯州大学奥斯汀分校的团队用雷达模块画出了一个风车叶片的逆合成孔径雷达成像，如图9：北京华星北斗智控技术有限公司15图8：旋转风车叶片的ISAR成像——（a）实验搭建（b）风车叶片实际形状（c）叶片建模图（d）叶片状ISAR成像该实验的论文复制版可以在时域官网查询，链接如下：http://www.timedomain.com/white-papers/Univ%20Texas%20Austin%20%20SAR%20Imaging%20of%20a%20Windmill.pdf2.4.4双基地雷达与CAT（信道分析工具）传播CAT的API以及GUI允许用户将P440模块作为一个双基地雷达或者通信传播工具。这比较容易实现，因为两种应用仅仅是看待同一件事的不同方法而已。考虑一下图10中的图表。通信工程师会通过观察扫描图样，指出第一个到达脉冲，然后指出多径是由于信道其他反射物造成的。他还会根据该波形计算出信道的传播延迟，评估多径的码间串扰影响。一个雷达工程师在观察同样的扫描图样，指出第一个到达脉冲，然后指出图中的多径反射是由区域内固有的杂波与多目标造成的。随后他会用多普勒处理或者运动滤波将杂波与目标分开。北京华星北斗智控技术有限公司16图10：通信或者雷达工程师都可用的捕获波形图鉴于这一情况，我们最好还是忽略它在不同运用中的差异性，而专注于CATAPI和GUI的功能。API允许用户选择信道、天线、积分率，发射功率来发射任意数量的数据包以及接收来自另一个单元的数据包。接收端可以对用户感兴趣进行评估的那部分波形进行测量并给出报告。例如，用户可以请求在一个脉冲开始前50ns启动记录波形，并在脉冲后145ps停止（如图10），需要注意的是该波形的分辨率是61ps。CAT的API还允许用户指定其它分辨率。例如，我们可以以4ps的间隔去获取波形，以下图11和图12是两种波形，它们唯一的区别便是一方分辨率为61ps，另一方为4ps。图11：分辨率为61ps的捕获波形北京华星北斗智控技术有限公司17图12：分辨率为4ps的捕获波形由于发射的信号可以被区域内的任意一台无线电接收设备获取到，因此系统可以存在一个发射端与多个接收端。根据用户的意图，它可以是一台空间分布的多基地雷达阵列，也可以作为一种为射频传播建模快速搜集数据的优秀方法。API还有两个重要功能：（1）用户可以传输长达1000字节的固定数据模式；（2）P440还可以给出信号信噪比的报告。GUI可以让用户对模块进行设置，启动发射，然后采集、显示以及记录数据。当然该软件还可以报告并记录下很多其它类型的统计数据，比如误包率，误码率，发送的数据包数量，发送的码元，以及信噪比（Eb/No）等。2.5组网：RangeNet与RangeNetLite的比较RangeNetLite是RangeNet的限制节点的简化版，用来帮助用户在考虑是否购买授权或购买全版本的RangeNet前对该软件进行评估和测试。所有的测距和定位开发包、PulsON实验室已经超级实验室已经都包含了RangeNetLite。在该软件支持RangeNet的所有特性，只是其节点数量被锁定为不超过10个。更具体地说，系统中加入的前10台节点设备可以正常运转，他们可以正常加入或者离开网络。但是第11台以及所有随后加入的模块将不会被系统识别。这些新加入的设备可以运转，但可能会干扰前10台设备，并显著降低前10台设备的网络性能。如果想获取关于如何将RangeNetLite升级为全功能的RangeNet的信息，请联系北京华星北斗智控技术有限公司。北京华星北斗智控技术有限公司182.6软件支持TimeDomain承诺在硬件平台保持功能全面的软件支持。我们相信UWB的成功大部分原因并非高效的硬件性能，而应该是能够驱动硬件的软件丰富性。软件改进包含嵌入式软件（在这里UWB技术的基础功能可以作调整）和API界面（可在此基础上加入上层软件）。看一下近年来的版本：2010——用P400展示测距功能2011——加入单基站雷达功能2012——测距性能增强2013——加入信道分析和双基地/多基地雷达功能2014——加入支持基于TDMA或者ALOHA协议的组网功能的RangeNet2015——加入RangeNet简化版通过加入新的重要的软件功能来持续提升UWB的能力是TimeDomain的目标。北京华星北斗智控技术有限公司193模块硬件各功能区图解本章节将在一个高层次提供并讨论P440硬件各个功能区，如图13。关于各式各样的接口信息的细节将在第四章叙述。图13：P440硬件功能区图解P440需从直流电源供电，供电功率不能高于2.5W，供电电压在4.5V到48V之间。可以使用TimeDomain标准外置电源，电池，或者用户提供的电源（充北京华星北斗智控技术有限公司20电宝）。指示灯显示了模块的状态信息。用户可以通过不同接口接入模块，如USB、SPI、网口，串口或者CAN。10个GPIO管脚可用。如果SPI接口未被使用，那么这些管脚可以被设置为额外的5根GPIO管脚，使其数量达到总计15根。另外，用户可以让模块报告电路板的温度。目前有多种可实现的物理方式连接至P440，这些方式包括USB连接器，以太网RJ45连接器，锁式连接器以及3种夹层连接器。详情请阅读第四章。夹层连接器适合于直接与用户的电路板相配。配合夹层连接器可以按照不同的配合高度来订购，从而允许用户在P440下方在他们的载板上安装薄型设备。详情请阅读第五章。两个SMA连接器是用来连接天线的，大多数测距应用只需要安装一根天线，当然也有需要两根天线提供更多功能的情况。大部分雷达应用需要两根天线。处理器通过数字基带FPGA接口控制UWB的前端，其中FPGA作为数字基带能够配置并控制时域公司完全集成前端（FIFE）UWBASIC，从而能够发射与接收数据包并计算距离和发送/接收数据。关于射频部分，有四点需要注意：·FIFE脉冲发生器带有一个可变衰减器，该衰减器允许用户把发射功率降为低于法规限值大约20dB。不同单元的下降值会略有不同。·收发开关支持以下几种配置 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ：A端口收发，B端口收发，A端口发B端口收，A端口收B端口发。·接收链含有一系列的放大器以及带通滤波器。·有一个可选用的功率放大器能够用来提高发射信号的功率达10dB。详细的信息可以在第4章-电子电路接口部分查到。这个选项一般只是用作实验或者评估。用作其它目的时可能会因超过美国的功率限值而违规。在其它国家使用功率放大器，即使是做实验，可能也需要等到该国有关部门批准。北京华星北斗智控技术有限公司214电子电路接口本章将详细介绍P440各式各样的电子电路接口，一个标准的P440具有以下外接端口：·两个天线端口·通信端口有低速串行接口、USB2.0、以太网接口、CAN以及SPI·多达15个GPIO管脚外接端口·电源接口（4.5V到48V），接地端以及机壳接地端P440还具有5种指示灯，其中3种在电路板上，另外2中在RJ45插槽上。数据通信系统、GPIO以及供电系统的物理接口是通过以下系列连接器实现的（如图14）：·3个夹层连接器·1个锁定连接器·1个以太网RJ45连接器·2个USB端口（1个只用于供电，1个只用于数据传输）·1组0.1英寸的DIP排针这样的排列为用户提供了很大的灵活性。然而，有些用户还想让这些接口更加简洁。于是，我们允许空载一些不必要的组件，从而节省了一些运行成本并将电路板最小化（这样的配置虽然可能但不是标准的，只有在某个应用的用量超过1000个单元时我们才会考虑）。对于标准可选配置的细节，请阅读第八章（配置和订购信息）。图14：P440正反面主要接口装配图北京华星北斗智控技术有限公司22最后要说的是，模块的机壳物理接地端在指定的固定螺丝孔内，如图14（若想了解更详细的信息，请阅读4.3节——接电与接地单元）。4.1连接P440用户可以通过多种方式连接模块，比如：·通过USB或者网口直接接入·定制一根特殊线缆，通过锁定连接器接入·将模块安放在载板上，通过一个或者多个夹层连接器通信以下列举一些电子连接方式：选项1：USB——用户可以通过USB数据接口（J5）与USB供电接口（J13）接入电路板。选项2：以太网——用户可以通过RJ45以太端口接入模块，并通过USB供电接口（J13）为模块供电。可在章节4.4.5--以太网和IP地址查询怎样分配IP地址。选项3：锁式连接器——用户可以通过SPI、串口或者CAN等方式使用锁式连接器接入模块。该连接器还能供电与接地。在下一节我们会详细介绍锁式连接器的插脚引线以及用于匹配连接器的各个管脚号。选项4：用户夹层连接器——该连接器可支持SPI、用户串口与CAN，同样可以供电与接地。下一节会详细介绍。选项5：以太网夹层连接器——该连接器可以用于供电与接地，并提供所有用于与模块通信的以太网MAC信号线，但这需要用户在载板上提供一个以太网PHY芯片。上述连接方式中有一些支持GPIO管脚，在下一节会详细描述。4.2连接器引脚图15a、15b、15c、15d和15e显示了各类连接器的管脚。所有信号线均配有静电放电（ESD）保护（接触放电为±8kV，气隙放电为±15kV）。信号线电压值为直流3.3V，直流1.8V，或者CAN方式下的特殊压值，输入电压不可为其他值。若这些线过载高电压或者高电流，会对P440造成损坏。用户务必避免这类损坏，不仅是因为会对系统系能造成影响，而且这样的故障不在保修范围内。北京华星北斗智控技术有限公司23有些夹层连接器标记了“保留”，这些排针的功能可能会随时间变化。如果用户需要把P440装在载板上，那么最好是将这些有“保留”标记的排针与载板落点连接，而非用落点连接至载板上的其他走线。所有连接器以及和它们相配的零件号在第五章——机械图解中说明。最后，有必要说明一下关于串行发射和接受（TX/RX）线的方向问题。“用户串行TX”意思是从P440发射到主机，“用户串行RX”意思是P440从主机接收。所有的用户串行线路工作电压是3.3V。图15a：J11——锁式连接器北京华星北斗智控技术有限公司24图15b：J10——用户级夹层连接器SPI用户需要注意SPI中断线在用户级夹层连接器中为排针4，而在锁式连接器中为排针2北京华星北斗智控技术有限公司25图15c：J8——以太网夹层连接器图15d：J6——工业级夹层连接器北京华星北斗智控技术有限公司26工业级夹层连接器具有可供用户随意使用的GPIO排针与接地排针，其余排针未对用户开放。所有这些排针都是激活的，工厂用他们来做生产线测试。用户可以使用这个连接器但是必须注意切勿把保留排针与任何信号线，接地线或者供电线连接，否则会对模块造成极其严重的损坏。图15e：J7——用户级0.1英寸串口图15f：J11锁式连接器引脚分配图15g：J10夹层连接器引脚分配北京华星北斗智控技术有限公司27图15h：用户级串口管脚分配4.3接电与接地单元4.3.1通过USB电源插孔和锁定与夹层连接器供电P440在开发包里或者实验室里是作为“无线电套件”提供的而每一个单个模块是一个工业模块。这两种供电方式的不同之处是配置选项。作为套件的P4