簡介
大聯大世平集團針對於車用 77Ghz 毫米波雷達，推出了基於加特蘭 CAL77S244-AB 的短距雷達方案。本方案應用在車身短距雷達系統，最大探測距離可達 80 米。開發板搭載的主要器件有 CALTERAH 的 SOC CAL77S244-AB，傑華特的車規級 BUCK、LDO 電源晶片，NXP 的 CAN 晶片，華邦的車規級 NOR Flash 等。可以應用於前碰撞預警(FCW)、後向盲點監測(BSD)、開門預警(DOW)、艙內監測等功能，符合 ASIL B 功能安全等級。
本文主要對加特蘭 CAL77S244-AB 這顆 SOC 的硬體做一些簡單介紹。
1 世平 BSD 方案硬體平台
1.1 硬體框圖
- 輸入電壓範圍: DC 8-18 V input or USB input
- SOC: ARC_EM6 32-bit 內核，主頻高達 300MHz ，ASIL-B 功能安全等級
- 輸出頻帶 76-77 & 77-81 Ghz
- 板載 JTAG ，接入 USB 即可仿真調試
- 可連接 CALTERAH 數據採集板採集原始數據
- 雙路 CAN 通訊，支持 Wake up
- 開發板尺寸 : 70 * 61.5 mm
開發板實物:
方案鏈接：https://www.wpgdadatong.com.cn/solution/detail/72684
2 CAL77S244-AB SOC HARD WARE
2.1 硬體框架介紹
加特蘭 CAL77S244-AB，是一種內置天線（AiP）雷達傳感器晶片，封裝中嵌入了 4 TX 和 4 RX 天線陣列。它集成了一個單片機調頻連續波（FMCW）雷達傳感器，單片機的內核為 ARC_EM6 Core，主頻為 300 MHZ，576KB SRAMB。
CAL77S244-AB 框圖如下圖所示：
SOC系統框圖
包含了毫米波雷達系統的發送 (TX) 和接收 (RX) 射頻 (RF) 組件、時鐘等模擬組件、模數轉換器 (ADC)、微控制器 (MCU) 和雷達信號處理（Sample、FFT、CFAR、DoA）等數字組件。
①、射頻/模擬系統包括：功率放大器(PAs)、低噪聲放大器(LNAs)等射頻組件和模數轉換器(ADC)。除此以外該系統還包括晶體振盪器、溫度傳感器、電壓監視器、安全監視器、LVDS 和一個通用低採樣率的 AuxADCs。
②、處理系統包括用戶可編程 ARC EM6 Core 的處理器，主頻為 300 MHz。該處理器控制整個晶片的總體操作，把控通信接口，並可實現更高層次的算法。
③、射頻信號處理系統：對原始採樣 ADC 值的輸出進行過濾和抽取，提供最終的 ADC 採樣數據。
SOC下處理器的系統框圖 & 時鐘框圖：
處理器可用外設：2*UART、1*IIC、2*SPI_Master、1*SPI_Slsve、1*QSPI_Master、2*CAN、1*Timer、2*PWM。
時鐘框圖：
《CalterahAlpsReferenceManual_v1.0.4_draft.PDF 28 page》
2.2 電源域 & 功耗 & 上電時序
- 電源域：CAL77S244-AB 有 4 路電源的需求，分別為 3V3、1V5、1V15、2V5 。其中 2V5 電源用戶不需要對其供電，在硬體設計時懸空即可。
- 功耗：3V3-180mA(Max)、1V5-1300mA(Max)、1V15-600mA(Max)。
- 上電時序：
① 3V3上電
② 1V5、1V15 不晚於3V3 5ms 上電，1V5、1V15 同時上電
③ 釋放 Reset ,系統開始正常工作
電源域 & 功耗 & 上電時序框圖
2.3 晶振設計
推薦外部使用 50 Mhz 無源晶振，負載電容 4 pF，溫度範圍 -40°~ 125°
2.4 LVDS 傳輸
CAL77S244-AB 共有 4 路LVDS ，與 4T4R 對應，可以將雷達原始信號傳輸至 CALTERAH 數據採集卡，配合加特蘭的 GUI , 進行數據回灌，用於分析原始的 ADC 信號，做出算法的優化 & 調整。
2.5 輔助 ADC 的使用
2 路輔助 ADCx 的測量精度為 10bit、採樣速度為 20Kbps/S，可用於測量內部溫度 & 內部電壓，也可用來測量 TPANA、TEST_MUXN、TEST_MUXP 外部引腳上的電壓，ADC1 推薦給測量外部輸入的引腳用，ADC2 推薦給測量內部溫度 & 內部電壓。
2.6 GPIO 的使用
許多文檔中的GPIOx 只提到了簡稱，使用如 GPIO 15,GPIO 16，則它的全稱為 dbg-bus_dat_15_io、dbg-bus_dat_16_io。
如下圖所示：
3、總結
本文介紹了基於加特蘭 CAL77S244-AB 的短距雷達方案SOC 的硬體簡介，主要介紹了關於這個 SOC 的系統框圖，外設應用設計等相關介紹。
4、參考文獻
(1) Calterah-Alps-CAL77S244-AB-Datasheet_v1.0.4
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作者：Better Yang / 楊琰傑
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