【星闪开发连载】WS63E模块的雷达功能浅析

目录

引言
功能简介
程序分析
操作步调
简朴测试
结语

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引言

WS63E星闪模块有个特色功能就是雷达活动感知，检测物体是否有活动，作用间隔不凌驾6米。hi3863芯片本身不带雷达功能，是模块提供的相关功能。海思还有个WS63星闪模块，没有雷达感知本领。
功能简介

从开发板的图片上可以看到，右下角有个安装雷达天线的地方，使用使用1代IPEX接口。润和的套件内里没有带天线，从我的测试看没有天线，其实雷达功能是不正常的。以是下单了一根天线，本日只是简朴分析一下程序，等天线到了之后再详细测试。

海思没有公布雷达活动感知的工作原理，但是这个雷达活动感知功能必须和WiFi 一起工作，如果不启动WiFi，雷达功能就无法启动。WiFi可以工作在STA或AP模式，WiFi不肯定要连接上，只要启动即可。我猜测它的雷达功能是使用了WiFi信号的强度进行测试的，我们课题组以前做过使用WiFi信号强度进行室内定位的工作，估计原理差不多。
程序分析

WS63E的代码仓库中包括两组雷达相关的例子：一组是海思官方提供的，测量后根据间隔点亮主板上的LED灯；另一组是润和提供的，需要配合交通灯扩展板，检测物体在6M以内是否有活动。如果有则亮绿灯，如果检测物体在0M-1M以内，则亮红灯，如果检测物体在1M-2M以内，则亮绿灯。两组程序的原理是完全一样的。
下面以润和的vendor/HiHope_NearLink_DK_WS63E_V03/demo/radar_led/radar_sta_sample/radar_sta_sample.c为例介绍一下其工作原理。
这段程序是一个嵌入式C语言程序，用于初始化和控制一个雷达体系。它包罗了网络接口、WiFi热门配置、雷达服务、GPIO控制等功能。以下是对程序的分析：

• 包罗头文件：程序包罗了多个头文件，这些头文件提供了网络接口、WiFi热门配置、基础类型定义、UART通信、操作体系抽象层、雷达服务、GPIO控制等功能的支持。
  
• 宏定义：定义了一些常量，如WiFi接口名称最大长度、最大SSID长度、扫描AP限制、MAC地址长度、WiFi初始化等待时间、STA启动耽误等。
  
• 雷达状态和参数：定义了雷达的状态码、默认循环次数、周期、调试类型和波形等。
  
• LED引脚配置：定义了赤色、绿色和黄色LED的引脚编号。
  
• 任务优先级和堆栈大小：定义了雷达任务的优先级和堆栈大小。
  
• 罗列类型：定义了一个罗列类型radar_led_gear_t，用于控制LED的档位。
  
• 结构体：定义了一个结构体radar_driver_para_t，用于存储雷达驱动参数。
  
• 弱引用函数：radar_set_driver_para_weakref函数被声明为弱引用，这意味着如果其他地方没有定义这个函数，链接器将不会报错。
  
• GPIO设置函数：gpio_set_value函数用于设置GPIO引脚的模式和方向。
  
• LED初始化和控制函数：radar_led_init函数初始化所有GPIO并设置类型，radar_switch_*_on_off函数用于控制LED的开关。
  
• 雷达控制LED函数：radar_ctrl_led函数根据雷达结果控制LED的状态。
  
• 雷达启动STA函数：radar_start_sta函数用于启动STA（Station）模式的WiFi接口。
  
• 打印雷达结果函数：radar_printf_res函数打印雷达结果并控制LED。
  
• 雷达参数初始化函数：radar_init_para函数初始化雷达的调试参数、选择算法参数和算法参数。
  
• 雷达演示初始化函数：radar_demo_init函数是雷达演示的初始化函数，它初始化LED、启动STA、注册雷达结果回调函数、初始化雷达参数，并开始雷达探测。
  
• 雷达入口函数：radar_entry函数创建了一个任务来运行radar_demo_init函数。
  
• 程序入口点：app_run宏调用radar_entry函数作为程序的入口点。
  

整体来看，这个程序是一个雷达体系的初始化和控制程序，它通过GPIO控制LED，通过网络接口进行配置，并通过回调函数处理雷达结果。程序使用了操作体系抽象层（如osal_task）来创建和管理任务。
关键结构体定义：

1. typedef struct {
2.     uint8_t times; // 发射次数, 0-无限次
3.     uint8_t loop; // 单次雷达工作, TRx的波形数量
4.     uint8_t ant; // Rx天线数量
5.     uint8_t wave; // 波形选择, 0-320M/40M CTA, 1-160M/20M CW
6.     uint8_t dbg_type; // 维测方式. 0-不外发维测数据, 1-外发脉压后的数据, 2-外发相干累加后的数据
7.     uint16_t period; // 雷达工作间隔
8. } radar_driver_para_t;

复制代码

 

1. typedef struct {
2.     uint8_t times;      /*!< @if Eng Number of subframe transmissions, default value 0, always sent, range 0~20
3.                             @else   子帧发送次数, 默认值0, 一直发送, 范围0~20 @endif */
4.     uint8_t loop;       /*!< @if Eng Loop times of radar waveform in one subframe, default value 8
5.                             @else   单个子帧雷达波形循环发送次数, 默认值为8 @endif */
6.     uint8_t ant;        /*!< @if Eng Selection of radar antenna, default value 0
7.                             @else   接收通路选择, 默认值为0 @endif */
8.     uint8_t wave;       /*!< @if Eng Selection of radar wave, default value 2
9.                             @else   雷达发射波形类型选择, 默认值为2 @endif */
10.     uint8_t dbg_type;   /*!< @if Eng Selection of debug information, default value 0, for details,
11.                             see @ref radar_dbg_type_t
12.                             @else   维测信息输出选择, 默认值为0, 只打印基础流程日志, 范围0~4,
13.                             参考 @ref radar_dbg_type_t @endif */
14.     uint16_t period;    /*!< @if Eng Radar subframe interval, unit us, default value is 5000, range 3000~100000
15.                             @else   雷达子帧间隔，单位us，默认值为5000, 范围3000~100000 @endif */
16. } radar_dbg_para_t;

复制代码

如果想修改相关参数，发起看看src/include/middleware/services/radar/radar_service.h。 
操作步调

1. 将vendor/HiHope_NearLink_DK_WS63E_V03/demo/radar_led复制到\src\application\samples\peripheral文件夹下。
2. 在src\application\samples\peripheral\CMakeLists.txt文件中新增编译案例，可以在“set(SOURCES "${SOURCES}" PARENT_SCOPE)”上面一行添加。

1. if(DEFINED CONFIG_SAMPLE_SUPPORT_RADAR_LED)
2.     add_subdirectory_if_exist(radar_led)
3. endif()

复制代码

3. 在src\application\samples\peripheral\Kconfig文件中新增编译案例，可以在最后一行添加。

1. config SAMPLE_SUPPORT_RADAR_LED
2.     bool
3.     prompt "support RADAR LED Sample."
4.     default n
5.     depends on ENABLE_PERIPHERAL_SAMPLE
6.     help
7.         This option means support RADAR LED Sample,
9. if SAMPLE_SUPPORT_RADAR_LED
10. menu "RADAR LED Sample Configuration"
11. osource "application/samples/peripheral/radar_led/Kconfig"
12. endmenu
13. endif

复制代码

3. 在配置中选择“Application/Enable the Sample of peripheral”，在弹出框中选择“support RADAR LED Sample → Support RADAR STA Sample”，点击Save，关闭弹窗。

4. 重新编译程序，然后烧写程序即可。 
简朴测试

天线没有到货，而没有天线，雷达的功能根本不能用。以是以下的测试只是简朴地看看流程。
从日志可以看到，体系启动后就程序启动雷达功能。

1. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
2. [RADAR_SAMPLE] radar_demo_init sta!
3. device_main_init: 0!
4. ===hal_initialize_phy===225===
5. device_module_init:: succ!
6. cali_set_cali_mask:old[0x0] -> new[0x1fa2]
8. fe_rf_initialize
9. cali_offline_cali_entry enter
10. cali_set_cali_done_flag:old[0x0] -> new[0x1]
12. rf cali OK. time cost:22, ret:0
13. APP|Hello world!
14. xo update temp:3,diff:0,xo:0x3083c
15. STA try enable.
16. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=7.
17. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=9.
18. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=17.
19. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=13.
20. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=35.
21. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=2.
22. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=2.
23. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=2.
24. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=2.
25. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=2.
26. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=2.
27. drv_soc_ioctl ioctl_cmd->cmd=41.
28. STA connect success.
29. [RADAR_LOG][set_para] 0,8,0,2,1,5000,2048,0x0034bb04
30. [RADAR_LOG] update alg param [0][2][0][0][1][1][8]
31. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
32. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
33. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
34. [RADAR_LOG] update [0x2118][0][32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,30,13,26,50,15,70,2]
35. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
36. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
37. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
38. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
39. [RADAR_LOG] OK! final lna:3, vga:30, peak:506, pwr:144315, ppa:4914
40. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
41. [RADAR_LOG] ch_num:13, iso:30
42. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
43. [RADAR_LOG] RADAR RST!
44. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
45. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
46. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
47. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
48. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
49. [RADAR_LOG] OK! final lna:2, vga:2, peak:456, pwr:117020, ppa:4914
50. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
51. [RADAR_LOG] ch_num:12, iso:29
52. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
53. [RADAR_LOG] RADAR RST!
54. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
55. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
56. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
57. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
58. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
59. [RADAR_LOG] OK! final lna:2, vga:2, peak:464, pwr:119357, ppa:4914
60. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
61. [RADAR_LOG] ch_num:11, iso:28
62. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
63. [RADAR_LOG] RADAR RST!
64. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
65. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
66. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
67. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
68. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
69. [RADAR_LOG] OK! final lna:3, vga:30, peak:501, pwr:129188, ppa:4914
70. xo update temp:4,diff:0,xo:0x3083c
71. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
72. [RADAR_LOG] ch_num:10, iso:30
73. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
74. [RADAR_LOG] RADAR RST!
75. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
76. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
77. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
78. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
79. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
80. [RADAR_LOG] OK! final lna:3, vga:30, peak:490, pwr:134015, ppa:4914
81. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
82. [RADAR_LOG] ch_num:9, iso:30
83. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
84. [RADAR_LOG] RADAR RST!
85. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
86. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
87. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
88. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
89. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
90. [RADAR_LOG] OK! final lna:3, vga:30, peak:475, pwr:125589, ppa:4913
91. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
92. [RADAR_LOG] ch_num:8, iso:30
93. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
94. [RADAR_LOG] RADAR RST!
95. [RADAR_LOG] update alg param by wifi [0][2][0][0][1][1][8]
96. [RADAR_LOG] update alg param key_id [0x2118]
97. [RADAR_LOG] alg_para [32,27,1,2,0,1,0,60,0,2,0,2,40,13,26,30,8,70,2]
98. [RADAR_LOG] RADAR START SUCC!
99. [RADAR_LOG] alg ctrl read from nv [0][2][0][0][1][1][8]
100. [RADAR_LOG] OK! final lna:3, vga:30, peak:475, pwr:124232, ppa:4913
101. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000001
102. [RADAR_LOG] ch_num:7, iso:30
103. [RADAR_LOG] RADAR STOP! cur:0, last:1
104. [RADAR_LOG] RADAR RST!

复制代码

这里的反复启动不知道是否和没有天线有关。从日志中可以看到一些和雷达相关的测量参数。
大多数环境下雷达测量得到不了结果，但是偶尔也能输出测量值。

1. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000069
2. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000070
3. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000071
4. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000072
5. lb:000, ub:000, hm:0, gr:0, fm:000073
6. [RADAR_SAMPLE] lb:200, hb:600, hm:1
7. R xxxx meters
8. lb:200, ub:600, hm:1, gr:6, fm:000074
9. [RADAR_SAMPLE] lb:0, hb:100, hm:1
10. R 1 meters
11. lb:000, ub:100, hm:1, gr:1, fm:000075
12. lb:000, ub:100, hm:1, gr:1, fm:000076

复制代码

由于测量值禁绝，以是程序策略的结果有点离谱，造成灯的显示也很混乱。

结语

等天线到货后，再仔细测量一下。不过从论坛中网友反映的环境看，这个雷达功能存在两方面题目：一是测量精度陈诉，二是WiFi、蓝牙和雷达同时工作时，存在干扰题目。以是对这个功能不能期望太高。