2.6 mmWave 波形传感器简介 1443 硬件加速器

大家好！ 这是毫米波传感器 1443 的 硬件加速器简介。 这是议程，我们将首先 讨论主要特性和高级架构。 本课程的大部分内容讨论的是 硬件加速器 HWA 的各个子块的 功能。 课程最后，我们将举例说明如何进行距离计算。 简介：毫米波传感器有三个主要 系列： 12、14 和 16 系列。 毫米波传感器 SOC 1443 中引入了一个硬件 加速器 IP。 它可卸载主处理器中的信号处理负荷， 此处的主处理器是 R4F。 它有助于在距离、速度和角度维度之间 获得雷达图像。 其主要特性包括： 高达 1024 的可编程 FFT 大小； 24 位的内部FFT 位宽； 用于进行简单前置 FFT处理的内置功能， 例如窗口操作、BPM 清除、干扰消除 和复数乘法；计算功能， 例如幅度和对数幅度； 作为灵活数据流一部分的转置访问； 链接和循环机制，需要极少的 处理器干预；还支持CFAR 检测器和 FFT 拼接。 让我们看一下高级架构。 这是 HWA。 它连接到主处理器系统中的 128 位总线。 红色箭头显示典型的数据流。 EDMA 将样本放入HWA 的本地存储器中， 并从 HWA 的本地存储器中读取输出样本。 HWA 和主处理器在 200MHz 的 单一时钟域上运行，每个时钟周期处理一个 复数样本。 这里是加速器引擎的方框图。 此处是四个连接到128 位总线的 加速器存储器。 样本进入输入格式器， 进入核心计算单元进行 FFT 处理， 然后输出到输出格式器。 硬件加速器的总体运行 由状态机通过参数集 寄存器进行控制。 我们首先看一下四个加速器存储器。 四个存储器均为 16KB。 为了方便起见，我们将它们命名为加速器存储器 0、1、2 和 3。 其中两个存储器0 和 1 直接 与 ADC 乒乓缓冲器共享。 因此，对于 1DFFT 处理， 不需要进行 EDMA 传输。 当 FFT 完成后，可以使用 这些存储器，通过 EDMA 传输 来输入数据，进行 2D FFT 处理。 使用四个存储器的背后原因 是为了为输入和输出启用乒乓机制。 四个本地存储器中的任意一个都可以是源存储器， 并且任意一个都可以是目标存储器，但不能同时是源存储器和目标存储器。 不在乒乓模式时，连续地址可以实现 高达 32KB 的存储器。 接下来，我们将讨论状态机。 状态机的操作包括启用和禁用 HWA； 对整个操作侧进行定序以及 循环操作。 有四种传入触发器： 立即触发器、等待软件触发器、 等待 ADC 开关触发器和等待基于 EDMA 的触发器。 有两种传出触发器： 到主处理器或到 EDMA。 接下来，我们看一下参数集配置存储器。 它包含 16 个参数集。 每个集合各包含八个 32 位寄存器。 可以将状态机通过特定的 参数集子集编程为循环。 我们可以指定开始和结束位置以及循环次数。 其他功能，例如选择和配置 计算引擎内的每个块； 配置输入输出数据格式； 配置 2D存储器索引； 配置参数集的触发器。 接下来，我们看一下输入格式器和输出 格式器。 输入格式器将从输入存储器中获取样本， 对其进行缩放和格式设置，将其转换为 24 位 I 和 24 位 Q 复数样本， 然后发送到计算块。 同样，输出格式器将获取 24 位 IQ 样本， 对其进行缩放和格式设置，然后保存到输出存储器中。 它们接受各种数据格式， 例如实数-复数、16 位或32 位、带符号或不带符号。 当样本长度不是适用于 FFT 处理的 2 的幂时，输入格式器支持 补零。 另请注意，BPM 清除是在输入格式器块 中完成的。 输入和输出格式器支持 2D 存储器索引。 例如此处，ACNT 是样本数； AINDX 是两个连续样本之间的间隔； BCNT 是迭代次数； BINDX 是每次迭代的偏移量。 这样可以实现灵活的数据流处理。 可以在源和目标处单独配置 流处理。 因此，我们将得到单独的源 ACNT 和目标 ACNT； 源 AINDX、目标 AINDX； 以及源 BINDX 和目标 BINDX。 源和目标的BCNT 是相同的。 请注意，不必连续地放置输入 和输出数据。 例如此处的输入存储器， 可以很容易地在多个数据矢量 之间重复相同的计算。 在此示例中，可以在四个 数据流之间执行相同的计算。 通过对加速器进行一次编程，即可以 实现这一目的。 接下来，我们看一下核心计算单元， 也称为核心加速器引擎。 它有两个路径。 红色线显示FFT 引擎路径。 绿色线显示CFAR 引擎路径。 在任何给定时刻，这两个路径中只能有一个 运行。 这是 FFT 路径。 它有预处理；窗口操作加 FFT； 幅度或对数幅度计算功能。 它能够以采样器每时钟周期流处理 方式执行距离、多普勒、角度 FFT。 旁路选项通过参数集 寄存器进行控制。 在 FFT 路径预处理中， 支持多种功能，例如干扰消除； 支持天线相位复数解旋等 功能的复数自左乘或 DFT 模式。 另外，它是 FFT 分期模式的一部分。 FFT 的窗口操作使用窗口 RAM 提供窗口系数。 支持的 FFT 大小是2 的幂，最高为 1024。 对于后处理，支持幅度或对数幅度。 此处是 CFAR 的路径，它是 恒虚警率检测路径。 使用单元平均进行阈值计算。 此路径在实数输入矢量上实现 CFAR 检测。 在输入是复数的情况下，我们可以 在 CFAR 检测之前选择 幅度或对数幅度。 输出是与检测的峰值相对应的 索引列表。 支持各种广受欢迎的 CFAR 算法， 例如 CFAR-CA、CFAR-CAGO或 CFAR-CASO。 这是进行距离计算的示例。 此处是频率与时间关系曲线。 这是每个线性调频脉冲。 前端将线性调频脉冲数据放入到输入缓冲器中。 数据的一个线性调频脉冲到达后，就会触发加速器。 它执行 FFT，然后将数据保存到输出缓冲器。 操作以一种乒乓方式进行： 当前端正在填充乒缓冲器时， 加速器处理乓缓冲器。 加速器自动触发 EDMA 以将 FFT 数据存储在 L3 存储器中。 继续进行距离计算， 此处显示了如何设置参数集配置。 它通过 ADC 样本的可用性进行触发； 从乒输入缓冲器中拾取数据；计算 4 次 距离 FFT；并将 FFT 数据放在乓输出缓冲器中； 触发一个 EDMA 通道以将数据传输到 L3。 此处是输入缓冲器的尺寸。 这个尺寸是ADC 样本的数量。 如果大小不是适用于进行FFT 处理的 2 的幂， 则在输入格式器中进行补零。 这个尺寸是 FFT 大小。184