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。

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）

2.4.2 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。

RangeNet API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。

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。RangeNet GUI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MRM RET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

·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2048：1

MRM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。

MRM RET GUI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，MRM RET GUI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MRM RET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1 I/Q多普勒处理：MATLAB Sample Application #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：

图7：动点的距离与其多普勒频移对比图

示例2 SAR（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（SAR Imaging）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

示例3 ISAR（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：

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

2.4.4 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。

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CAT API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

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RangeNet Lite的比较

RangeNet Lite 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RangeNet Lite。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RangeNet Lite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。

2.6 软件支持

Time Domain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）。

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RangeNet

2015——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Time Domain的目标。

3 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Time Domain标准外置电源，电池，或者用户提供的电源（充电宝）。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）UWB ASIC，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：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。

4 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

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）。

·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。

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

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

图15c：J8——以太网夹层连接器

图15d：J6——工业级夹层连接器

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

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P440通过USB供电端口（J13）供电。作为工业模块的P440既可以通过锁式连接器（J11）也可以通过用户级夹层连接器（J10）给电路板供电。套件不能通过锁式连接器或者用户级夹层连接器供电，工业模块不能通过USB供电端口供电。

这是一项安全功能旨在确保用户不会无意中在通过锁式连接器接入高达48V电源的同时又通过USB供电端口接入5V的电源，否则有可能导致P440和任何通过USB数据口和P440相连的电脑产生严重损坏。

4.3.2 反极性保护

电源输入（VCC_Main）具有反极性保护功能，并且可以通过任何4.5V和48V之间的电压驱动。

4.3.3 两种方式供电

有两种技术可以给P440供电。一种是直接通过电源连接器间连接或者断连，一种是在给模块持续供电的同时，通过J10用户级夹层连接器上的电源串口针（Power_Enable_H）打开或者关闭P440电压调节阀。这样的技术让用户可以在不用物理断连的情况下对模块进行硬重启。

4.3.4 机箱接地

P440配备了机壳接地功能，六个安装孔在顶部、底部以及孔内经过镀铜处理而不是覆盖丝印，它们不与任何接地层或者信号系统有连接。只有一个特殊的安装孔是通过一个0.01μF电容与1.0MOhm电阻并联组合与数字接地端连接的。该特殊孔的位置请看图14。

4.3.5 融合（保险丝）接地和数字接地

给模块供电相对简单，而让模块接地则有些微妙。微妙之处就在于保险丝接地与数字接地的区别。按照常识，一般都会选择保险丝接地而非数字接地。对于那些通常只通过网口或者USB口接入模块、通过USB供电口给模块供电的用户来说，这不是他们关心的问题。如果P440已经通过锁式连接器或者用户级夹层连接器集成到一个产品中去，这也不是什么问题。

如果用户试图使用以太网连接器或者工业级夹层连接器的GPIO排针，那可能会出现问题。通常保险丝接地是第一选择，但在某些情况下连接数字地会更好。对于那些想使用这些连接器的用户，可以联系厂家更详细地讨论这个问题。

4.3.6 P440供电要求

一个标准P440在连续工作时要求大约2W的功率，然而还有另外两个因素需要考虑。首先电子元器件的能耗会随温度的变化而变化，其次调节器的效率会随着输入电压的升高而降低。基本上调节器被设计为在工作电压5V时效率最高。

图16展示了两个不同的P440由5V电源供电条件下能耗随温度变化而变化的情况。显示的温度是由电路板上的温度传感器测得的，注意模块在作为接收器工作时需要比作为发射器工作时需要更多的能量。这些数据具有典型性。

图16：两块代表性的P440（红和蓝）工作时能耗作为温度的函数曲线，工作状态分为发射（左）和接收（右）

图17表明电路板上调节器的效率是怎样随着输入电压变化而变化的，这项数据是在模块处于发射状态并且板子上的温度传感器显示温度为37℃时测量的。

图17：P440能耗随供电电压的增长而增长

在为模块选取电源时，系统设计者需要将以上两个因素考虑在内，并留有安全边际。例如，一个工作电压为5V，板子最大工作温度为85℃的模块需要的输入功率至少为2.8W；而相同的系统置于48V和85℃的条件下时，则至少需要1.44倍功率即4.032W。然而这些数据并未包含在任何应用中可能需要的额外的安全边际。

P440还具有一个闲置状态，该状态下模块既不发射也不接收，能耗降低约30%。

4.4 主机和P440接口选择

P440支持5种不同的主接口：USB、串口、SPI、网口和CAN。宽广的接口选择能让用户在具体应用中自由地试验并优化系统通信方式。这些接口方式的性能在总结如下。具体的串口针排列信息请看4.2节——连接器引脚。

关于P440的通信协议，在各种Time Domain API说明书、各类C与MATLAB样例代码、以及文档《Using the USB and Serial Interfaces》中都有定义。以上资源均由交付光盘提供，在Time Domain官网上也有相关信息。

4.4.1 USB 2.0高速设备

P440通过USB数据端口（J5）支持USB 2.0高速设备。当使用J5时，记住这个端口只能向P440开放数据通讯线。如若供电，还需通过USB供电端口（J13）、锁式连接器（J11）或者用户级夹层连接器的21号管脚。

USB端口的数据传输速度最大可达480Mbps，不过这个最大有效吞吐量是受多方面因素限制的，比如主机速度、USB驱动程序的具体实现方式、P440的处理开销以及主机处理器的处理开销等。

4.4.2 用户串口

用户串行接口是工作在3.3V TTL逻辑电平上的RS-232通用异步接收器/发送器（UART）串口。接口最大传输速度为115.2kbps，同时支持9.6、19.2、38.4以及57.6kbps的传输速率。默认速率为115.2kbps。

事实上最大速率很大程度上取决于系统驱动电缆电容的能力。如果使用短线或者外部线路驱动器，通信速率可提高至2倍至921.6kbps。不过在这样更快速度下工作还受到主机端的串口电路的限制。电缆的最大长度需根据经验来确定，Time Domain测试发现一段750px的缆线能够相当稳定支持460.8kbps的传输速度。

用户串口设置在锁式连接器（J11），用户级夹层连接器（J10），以及用户级串行排针（J7）上。

串行接口使用3.3伏的逻辑电平。不要把5伏串行电缆连接到P440上，实际上不要让P440连接任何工作电压值大于3.3伏的串行电缆。增加的电压将物理性地损坏P440。

4.4.3 SPI

SPI接口设计信号操作电压为3.3V TTL电平，最大时钟频率为16.0MHz。这种连接方式实际的数据流量受到各种通信损耗的限制。不过一个未经优化的系统仍然可以达到6~7Mbps的传送速率。

SPI输出端包含5种信号，其中4种是典型的SPI信号：CLK，CSn，MOSI以及MISO，每一个都带有一个100K的上拉电阻使其电压至3.3 V。第五种信号（INT）活性高，用于显示数据存在于从属输出FIFO。INT信号没有上拉电阻，不是在初始上电时被驱动的。图18显示了这些信号。SPI从动RX与TX的FIFO速度为4K x 8。

图18：SPI的互联信号

SPI端口先以8位字节形式发送MSb（最高有效位），时钟的空闲状态为高。如图19所示，数据在时钟的下降沿（前缘）传播，在上升沿（后缘）取样。

图19：信号时序图解

主机设置SPI芯片选项低（上述信号中的CSn），并且平移一个8位命令，可能随后是数据。命令的第一位（MSb）已设置好，如果第二位也被设置，那么该命令就是一个读命令，否则为写命令，这些命令已在图20中列出。芯片选项在整个过程中需激活并且保持为低，需要在8位边界上。各种时序图已在图21中列出，图22为时序约束。

图20：SPI命令结构

图21：时序图解

图22：时序约束

4.4.4 以太网和IP地址

10/100以太网口连接方式可在RJ45标准以太网口实现，也可在以太网夹层连接器（J8）中作为以太网RMII信号线实现。因此，RMII信号线无法直接连接，需要用户加入载板以及一个以太网PHY芯片。

以太口的通信速率不仅受限于以太网10/100协议，还取决于连接电脑的处理能力以及各种系统开销。比如，当传送雷达扫描信号时，一台低端笔记本通常能够达到的最大速率大约为2Mbps。如果是一台更快的计算机并且运行不受显示或者其他用户界面功能拖累的C代码，那么速度可能会提升到4倍。可以查看UWB雷达C程序样例150-0107D MRM C Sample Application以获取更多信息。这个文件可以在Time Domain官网或者您获得的光盘上找到。

模块的IP分配有两种方式。如果P440是作为开发包或者PulsOn实验室部件使用，它的IP地址的出厂设置为192.168.1.X，其中X标注在模块RJ45网口的标签上；如果P440以“工业模式”采购，那么它的IP由DHCP分配。

作为附注，模块的节点名设置方式与上面的方式类似。如果模块作为一个开发包部件，节点识别号（ID）会被设置为X，如果是“工业模式”，节点识别号（ID）会在工厂设置，还可以通过系统提供的API或者GUI来设置。

关于如何通过以太口连接P440以及如何改变IP和节点识别号（ID），可以在文档320-0328 Connecting to P440 with Ethernet中查到。

4.4.5 CAN

P440的CAN接口是由TI SN65HVD231 CAN数据线驱动器提供的，该驱动提供一个5V差分信号，最大传送速率为1Mbps。

4.5 GPIO

P440有15根用户可以定义的通用输入输出串口针。大部分3.3V直流电压下工作，但有几个工作电压为1.8V。大约一半来自ARM处理器，其余的接入FPGA。这些串口针可以定义为输入、输出或者具有一个特殊功能。SPI管脚是特殊功能的管脚。如果用户不选择使用SPI接口，那么这些SPI管脚可以被再分配用于通用功能。这些管脚的状态以及方向可通过软件API来控制。

这些GPIO管脚不是与某个具体的连接器相关而是通过不同的连接器分布。有些管脚多个连接器都有。图23列出了各种GPIO管脚及其相关连接器与编号。

图23：GPIO和相关的连接器和排针位置

目前还没有相关软件支持（例如API指令）用以控制GPIO状态。同SPI线的功能是固定的，只能用于SPI。

4.6 天线端口

P440具有两个天线端口，指派为端口A与端口B。每个端口所用的连接器为标准极性母头SMA连接器（Digi-Key零件号J801-ND）。两个端口启用单天线或者双天线工作模式。

P440上的一个射频转换开关控制射频电子如何与连接器连接，通常有以下四种模式：

1）A端口发送/接收

2）A端口发送，B端口接收