IWR6843 单芯片60至64GHz毫米波传感器

器 件 概 述

1.1 特 性

FMCW 收发器

– 集成式 PLL、发送器、接收器、基带和 A2D

– 60 至 64GHz 覆盖范围，具有 4GHz 的连续带宽

– 四个接收通道

– 三个发送通道

– 基于分数 N PLL 的超精确线性调频脉冲引擎

– TX 功率：10dBm

– RX 噪声系数：

– 14dB

– 1MHz 时的相位噪声：

– –92dBc/Hz

内置的校准和自检

– ARM ® Cortex ® 基于 ARM® Cortex®-R4F 的无线电控制系统

– 内置的固件 (ROM)

– 针对频率和温度进行自校准的系统

用于高级信号处理的 C674x DSP

用于 FFT、滤波和 CFAR 处理的硬件加速器

用于物体检测和接口控制的 ARM R4F 微控制器

– 支持自主模式（从 QSPI 闪存加载用户应用）

具有 ECC 的内部存储器

– 1.75MB，分为 MSS 程序 RAM (512KB)、MSS数据 RAM (192KB)、DSP L1 RAM (64KB) 和 L3RAM (256KB) 以及 L3 雷达数据立方体 RAM(768KB)

– 技术参考手册包括允许的大小修改

为用户应用提供的其他接口

– 多达 6 个 ADC 通道（低采样率监控）

– 多达 2 个 SPI 端口

– 多达 2 个 UART

– 1 个 CAN-FD 接口

– I2C

– GPIO

– 用于原始 ADC 数据和调试仪表的 2 通道 LVDS接口

以 SIL-2 级为目标

电源管理

– 内置的 LDO 网络，可增强 PSRR

– I/O 支持双电压 3.3V/1.8V

时钟源

– 具有内部振荡器的 40.0MHz 晶体

– 支持频率为 40MHz 的外部振荡器

– 支持外部驱动、频率为 40MHz 的时钟（方波/正弦波）

轻松的硬件设计

– 0.65mm 间距、161 引脚 10.4mm × 10.4mm 覆晶 BGA 封装，可实现轻松组装和低成本 PCB 设计

– 小尺寸解决方案

运行条件：

– 结温范围为 –40oC 至 105oC

应 用

• 用于测量距离、速度和角度的工业传感器

• 楼宇自动化

• 位移感应

• 手势

• 机器人

• 交通监控

• 接近和位置感应

• 安全和监控

• 工厂自动化

• 安全防护装置

• 人数统计

• 运动检测

• 占位检测

IWR6843 是一款能够在 60GHz 至 64GHz 频带中运行且基于 FMCW 雷达技术的集成式单芯片毫米波传感

器。该器件采用 TI 的低功耗 45nm RFCMOS 工艺进行构建，并且在极小的封装中实现了前所未有的集成

度。IWR6843 是适用于工业领域中的低功耗、自监控、超精确雷达系统的理想解决方案。

mmWave传感器TI的mmWave传感器可快速准确地感应范围，角度和速度使用最小尺寸的mmWave传感器产品组合，用于工业应用。mmWave IWR德州仪器（TI）IWRxxxx系列mmWave传感器是高度集成的基于RFCMOS技术，工作在76至81 GHz或60至64 GHz频段。这些器件具有闭环PLL，用于精确和线性啁啾合成，包括内置功能用于RF校准和安全监控的无线电处理器（BIST）。这些设备非常有用小巧的外形，低功耗，高精度。工业应用使用这些设备可以实现从长距离到超短距离。适用于IWR6843的配套产品查看经常购买或使用的产品与此产品结合使用。IWR6843的参考设计IWR6843 TI设计参考设计库非常强大参考设计库涵盖模拟，嵌入式处理器和连接。由...制作TI专家帮助您快速启动系统设计，所有TI Designs都包括原理图或框图，BOM和设计文件可加快产品上市速度。

以下列表描述了表列标题：

球号：底部的球号与底部的每个信号相关联。

BALL NAME：来自包设备的机械名称（名称取自muxmode 0）。

信号名称：在每个球上复用的信号名称（还要注意球的名称是muxmode 0中的信号名称）。

PINCNTL地址：PinMux控制的MSS地址

MODE：多路复用模式编号：写入PinMux Cntl寄存器的值，用于选择该Ball编号的特定信号名称。模式列有

位范围值。

类型：信号类型和方向：

I =输入

O =输出

IO =输入或输出

BALL RESET STATE：上电复位时终端的状态

PULL UP / DOWN TYPE：表示存在内部上拉或下拉电阻。上拉和下拉电阻可以启用或

通过软件禁用。

上拉：内部上拉

下拉：内部下拉

空盒子意味着没有拉力。

引脚复用控制值映射到寄存器的低4位。

时钟规格IWR6843需要外部时钟源（即40 MHz晶振或CLKP的外部振荡器）初始引导以及作为设备中托管的内部APLL的参考。 连接外部晶体到设备引脚

应选择中的负载电容C f1和C f2，使得等式1为满意。 等式中的C L是晶体制造商指定的负载。 全部离散用于实现振荡器电路的元件应尽可能靠近放置相关的振荡器CLKP和CLKM引脚。

多缓冲/标准串行外设接口（MibSPI）5.10.3.1外围设备说明MibSPI / SPI是一个高速同步串行输入/输出端口，允许串行比特流编程长度（2到16位）以编程的位传输速率移入和移出器件。MibSPI / SPI通常用于微控制器和外部外设之间的通信或其他微控制器。标准和MibSPI模块具有以下功能：•16位移位寄存器•接收缓冲寄存器•8位波特率时钟发生器•SPICLK可以在内部生成（主模式）或从外部时钟源接收（从机模式）•传输的每个单词都可以具有唯一的格式。•通信中未使用的SPI I / O可用作数字输入/输出信号5.10.3.2 MibSPI发送和接收RAM组织Multibuffer RAM由256个缓冲区组成。 Multibuffer RAM中的每个条目由4个部分组成：a16位发送字段，16位接收字段，16位控制字段和16位状态字段。 Multibuffer可以将RAM分区为多个传输组，每个传输组具有可变数量的缓冲区。

控制器区域网络 - 灵活的数据速率（CAN-FD）

CAN-FD模块支持经典CAN和CAN FD（具有灵活数据速率的CAN）

规格。 CAN FD功能允许每个数据帧具有高吞吐量和增加的有效载荷。经典

CAN和CAN FD设备可以在同一网络上共存，不会发生任何冲突。

CAN-FD具有以下功能：

•符合CAN协议2.0 A，B和ISO 11898-1

•完整的CAN FD支持（每帧最多64个数据字节）

•AUTOSAR和SAE J1939支持

•最多32个专用发送缓冲器

•可配置的发送FIFO，最多32个元件

•可配置的传输队列，最多32个元素

•可配置的发送事件FIFO，最多32个元素

•最多64个专用接收缓冲器

•两个可配置的接收FIFO，每个最多64个元件

•最多128个11位滤波器元件

•内部环回模式，用于自检

•可屏蔽中断，两条中断线

•两个时钟域（CAN时钟/主机时钟）

•奇偶校验/ ECC支持 - 消息RAM单错误纠正和双错误检测（SECDED）机制

串行通信接口（SCI）SCI具有以下特点：

•标准通用异步接收器 - 发送器（UART）通信

•标准不归零（NRZ）格式

•双缓冲接收和发送功能

•没有CLK引脚的异步或同步通信模式

•能够使用直接内存访问（DMA）来传输和接收数据

•两个外部引脚：RS232_RX和RS232_TX

内部集成电路接口（I2C）

内部集成电路（I2C）模块是提供接口的多主机通信模块设备之间符合飞利浦半导体I2C总线规范2.1版并通过一个I 2 C-bus™。该模块将支持任何从器件或主I2C兼容器件。

C具有以下功能：

•符合Philips I2C总线规范v2.1（I2C规范，飞利浦文档编号9398 393 40011）

- 位/字节格式传输

- 7位和10位器件寻址模式

- 一般电话

- START字节

- 多主发送器/从接收器模式

- 多主接收器/从发送器模式

- 组合主发送/接收和接收/发送模式

- 传输速率为100 kbps至400 kbps（菲利普斯快速模式速率）

•免费数据格式

•两个DMA事件（发送和接收）

•DMA事件启用/禁用功能

•模块启用/禁用功能

•SDA和SCL可选配置为通用I / O.

•输出的转换速率控制

•开放式输出控制

•输入上的可编程上拉/下拉功能

•支持忽略NACK模式此I2C模块不支持：

•高速（HS）模式

•C-bus兼容模式

•10位地址模式下的组合格式（I2C发送从地址为秒每次发送从地址第一个字节时的字节）

器件必须在内部为SDA信号提供至少300 ns的保持时间（参考SCL信号的VIHmin）桥接下降的未定义区域SCL的边缘。•如果器件未拉伸LOW，则只需满足最大值（SDA-SCLL）SCL信号的周期（tw（SCLL））。 E.A快速模式I2C总线设备可用于标准模式I2C总线系统，但必须t su（SDA-SCLH）≥250ns满足。 如果设备没有延长LOW周期，则会自动出现这种情况SCL信号。 如果这样的设备确实延长了SCL信号的LOW周期，那么它必须将下一个数据位输出到SDA线tr max + t su（SDA-SCLH）。

四串行外设接口（QSPI）

四串行外设接口（QSPI™）模块是一种SPI模块，允许单，双或

四读取访问外部SPI设备。 该模块具有存储器映射寄存器接口，其中提供直接接口，用于访问外部SPI设备的数据，从而简化软件要求。 QSPI仅作为主人使用。 器件中的QSPI主要用于快速

从四SPI闪存启动。

QSPI支持以下功能：

•可编程时钟分频器

•六针接口

•传输字的可编程长度（从1到128位）

•可传输字的可编号（从1到4096）

•支持3针，4针或6针SPI接口

•字或帧上的可选中断生成（字数）完成

•芯片选择激活和输出数据之间的可编程延迟，从0到3个QSPI时钟周期

数据修改模块（DMM）

数据修改模块（DMM）能够将外部数据写入设备存储器。

DMM具有以下功能：

•充当总线主机，因此无需CPU干预即可直接写入4GB地址空间

•写入接收数据包中指定的内存位置（利用跟踪模式定义的数据包）RAM跟踪端口[RTP]模块）

•将接收到的数据写入连续地址，这些地址由DMM指定（利用数据包由RTP模块的直接数据模式定义）

•可配置的端口宽度（1,2,4,8个引脚）

•高达100 Mbit / s的引脚数据速率

详细说明

概述

IWR6843器件包括整个毫米波模块和模拟基带信号链三个发射器和四个接收器，以及客户可编程MCU和DSP。这个设备是适用于对存储器，处理能力要求适中的使用情况下的片上雷达和应用程序代码大小。这些可能是成本敏感的工业雷达传感应用。

例子是：

•工业级传感

•工业自动化传感器与雷达融合

•用雷达监测交通路口

•工业雷达接近监测

•人数统计

•打手势

在可扩展性方面，IWR6843器件可与低端外部MCU配合使用，以满足更多需求复杂的应用程序，可能需要额外的内存，以适应更大的应用程更快的接口。 IWR6843具有嵌入式DSP，用于信号处理，处理雷达信号

用于FFT，幅度，检测和其他应用

射频和模拟子系统RF和模拟子系统包括RF和模拟电路 - 即合成器，PA，LNA，混频器，IF和ADC。 该子系统还包括晶体振荡器和温度传感器。该三个发送通道一次最多可以操作两个（同时）进行发送根据需要进行波束成形; 而四个接收通道都可以同时操作。

时钟子系统IWR6843时钟子系统从40 MHz晶振的输入参考产生60至64 GHz。 它有内置振荡器电路，然后是清理PLL和RF合成器电路。 RF的输出然后，合成器由X3乘法器处理，以产生60至64 GHz的所需频率光谱。 RF合成器输出由定时引擎块调制以创建所需的有效传感器操作的波形。清理PLL还在系统唤醒后为主机处理器提供参考时钟。时钟子系统还具有用于检测晶体存在和监测的内置机制生成时钟的质量

传输子系统

IWR6843发送子系统由三个并行发送链组成，每个发送链具有独立的相位和幅度控制。 该器件支持用于MIMO雷达和干扰的6位线性相位调制减轻。

传输链还支持可编程退避以进行系统优化。

描述了传输子系统。

接收子系统IWR6843接收子系统由四个并行通道组成。 单个接收通道由LNA，混频器，IF滤波，A2D转换和抽取。 所有四个接收通道都可以运行同时，单独的断电选项也可用于系统优化。与传统的纯实体接收器不同，IWR6843器件支持复杂的基带架构，它使用正交混频器和双IF和ADC链为每个提供复杂的I和Q输出接收器通道。 IWR6843适用于快速啁啾系统。 带通IF链具有可配置的低截止频率高于175 kHz，可支持高达10 MHz的带宽

IWR6843中客户可编程处理器子系统的框图设备。在高层次上有两个客户可编程子系统，如图所示，由a分隔图中的虚线。左侧显示了包含TI高电平的DSP子系统性能C674x DSP，硬件加速器，高性能的高带宽互连（128-位，200MHz）和相关外设 - 用于数据传输的四个DMA，用于测量数据输出的LVDS接口，L3雷达数据立方体存储器，ADC缓冲器，CRC引擎，和数据握手存储器（互连上提供的附加存储器）。图的右侧显示了主子系统。主要子系统顾名思义就是设备的主人并控制设备的所有设备外围设备和管家活动。主子系统包含Cortex-R4F（主R4F）处理器和相关的外围设备和房屋 - 保留DMA，CRC和外设等组件（I 2 C，UART，SPI，CAN，PMIC时钟）模块，PWM和其他）通过外围中央资源连接到主互连（PCR互连）。可以在以下位置找到DSP CPU内核的详细信息HIL模块显示在两个子系统中，可用于执行雷达操作从外部捕获数据到设备中而不涉及RF子系统。主SS上的HIL用于控制DSPSS上的配置和HIL，以便为器件输入高速ADC数据。两个HIL模块在设备上使用相同的IO，另外一个IO（DMM_MUX_IN）允许选择其中任何一个他们俩

主机接口

主机接口可通过SPI，UART或CAN-FD接口提供。 在某些情况下连续

工业应用的接口转码为不同的串行标准。

IWR6843设备通过以下主要接口与主机雷达处理器通信：

•参考时钟 - 设备唤醒后主机处理器可用的参考时钟

•控制 - 用于主机控制的4端口标准SPI（从站）。 所有无线电控制命令（和响应）都在流动通过这个界面。

•复位 - 从主机唤醒器件的低电平有效复位

•主机中断 - 指示mmwave传感器需要主机接口

•错误 - 用于在无线电控制器检测到故障时通知主机

主子系统Cortex-R4F主系统包括一个ARM Cortex R4F处理器，时钟的最大工作频率为200 MHz。 在此处理器上执行的用户应用程序控制设备的整体操作，包括通过明确定义的API消息进行雷达控制，雷达信号处理（由雷达辅助）硬件加速器）和外部接口的外围设备。有关完整说明和存储器映射，请参阅“技术参考手册”。

DSP子系统DSP子系统包括TI的标准TMS320C674x兆模块和几个内部模块记忆（L1P，L1D和L2）

硬件加速器雷达硬件加速器（HWA）是一种IP，可以减轻某些频繁的负担在主处理器的FMCW雷达信号处理中使用计算。 FMCW雷达信号处理涉及使用FFT和对数幅度计算来获得跨越的雷达图像范围，速度和角度尺寸。 FMCW雷达信号中常用的一些功能处理可以在雷达硬件加速器内完成，同时仍然保持灵活性在主处理器中实现其他专有算法

用户应用的ADC通道（服务）IWR6843器件包括为用户应用提供ADC服务，其中设备内部的GPADC引擎可用于测量多达六个外部电压。 ADC1，ADC2，ADC3，ADC4，ADC5和ADC6引脚用于此目的。•ADC本身由在BIST子系统内运行的TI固件控制，并可访问它客户的外部电压监控目的是通过“监控API”呼叫路由到BIST子系统。此API可以与在Master R4上运行的用户应用程序链接。•BIST子系统固件将在内部安排这些测量以及其他RF和模拟监测行动。 API允许配置建立时间（要跳过的ADC样本数）和连续采样的数量。在帧的最后，最小值，最大值和将报告每个监测电压的读数平均值。GPADC规格：•625 Ksps SAR ADC•0至1.8V输入范围

设备和文档支持TI提供广泛的开发工具。用于评估性能的工具和软件设备，生成代码，并开发解决方案如下。设备命名法为了指定产品开发周期中的各个阶段，TI会为所有部件编号分配前缀微处理器（MPU）和支持工具。每个设备都有三个前缀之一：X，P或null（无前缀）（例如，IWR6843）。德州仪器（TI）推荐三种可能的前缀指示符中的两种支持工具：TMDX和TMDS。这些前缀代表产品开发的进化阶段从工程原型（TMDX）到完全合格的生产设备和工具（TMDS）。设备开发演化流程：X实验设备不一定代表最终设备的电气设备规格，可能不使用生产装配流程。P原型器件不一定是最终的硅片，可能不一定满足最终电气规格。null完全合格的硅片的生产版本。支持工具开发演化流程：TMDX开发支持产品尚未完成德州仪器内部资格测试。TMDS完全合格的开发支持产品。X和P设备以及TMDX开发支持工具针对以下免责声明提供：“开发产品旨在用于内部评估目的。”生产设备和TMDS开发支持工具已经完全具有特征和质量已充分展示了该设备的可靠性。 TI的标准保修适用。预测表明，原型设备（X或P）的故障率高于标准生产设备。德州仪器（TI）建议不要在任何生产系统中使用这些设备因为他们预期的最终用途失败率仍未定义。只有合格的生产设备用过的