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目錄

一、UWB模組之BU03

1.1簡(jiǎn)介

1.2技術(shù)亮點(diǎn)

1.3安信可官方資料及工具

二、功耗測(cè)試

2.1基站

2.2標(biāo)簽

2.3測(cè)距配置

2.4校準(zhǔn)

三、UWB模組使用SDK按鍵喚醒

3.1SDK下載

3.2激活例程

3.3修改例程

3.4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

UWB模組之BU03

1.1簡(jiǎn)介

BU03模組是一款基于Decawave DW3000系列芯片設(shè)計(jì)的超寬帶（UWB）定位模組。作為一款高性能無(wú)線通信模塊，BU03憑借其10厘米級(jí)定位精度和6.8Mbps高速數(shù)據(jù)傳輸能力，成為物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的理想選擇。其核心優(yōu)勢(shì)在于低功耗設(shè)計(jì)、抗干擾性強(qiáng)，以及支持多種定位算法，可靈活適配復(fù)雜環(huán)境下的精準(zhǔn)定位需求。

1.2技術(shù)亮點(diǎn)

●板載陶瓷天線與射頻電路：BU03采用全向陶瓷天線設(shè)計(jì)，無(wú)需額外RF設(shè)計(jì)即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)穩(wěn)定收發(fā)，且天線布局經(jīng)過(guò)優(yōu)化，確保定位精度不受環(huán)境干擾。
●DW3000芯片方案：基于Decawave DW3000的射頻前端芯片，支持雙向測(cè)距（TWR）、TDOA和到達(dá)相位差（PDOA）算法。
●低功耗與寬電壓支持：供電范圍2.5V-3.6V，睡眠模式下功耗低于1μA，適用于紐扣電池供電的便攜設(shè)備。

定位精度與算法實(shí)現(xiàn)

●厘米級(jí)定位：通過(guò)TDOA或PDOA算法，BU03可在室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境中實(shí)現(xiàn)10厘米級(jí)定位精度。例如，在倉(cāng)儲(chǔ)物流中，標(biāo)簽與基站間的實(shí)時(shí)距離測(cè)算誤差可控制在±10cm以內(nèi)。

●動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)功能：用戶可通過(guò)線性擬合校準(zhǔn)參數(shù)（如指令A(yù)T+SETDEV），進(jìn)一步提升實(shí)際場(chǎng)景中的測(cè)距準(zhǔn)確性。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，校準(zhǔn)后誤差可降低至毫米級(jí)。

1.3安信可官方資料及工具

●規(guī)格書與原理圖下載：安信可UWB專題文檔
●測(cè)試教程與SDK：飛書知識(shí)庫(kù)

●開箱即用的開發(fā)套件：BU03-Kit開發(fā)板集成STM32F103主控，提供LCD屏幕實(shí)時(shí)顯示測(cè)距數(shù)據(jù)，并支持通過(guò)USB/TTL接口進(jìn)行AT指令配置。用戶可通過(guò)指令（如AT+SETCFG）快速切換基站與標(biāo)簽?zāi)Ｊ剑罱ǘ喙?jié)點(diǎn)定位系統(tǒng)。

●上位機(jī)支持與資源開放：配套上位機(jī)軟件支持基站坐標(biāo)編輯與標(biāo)簽軌跡可視化，開發(fā)資料包涵蓋原理圖、PCB封裝、SDK及校準(zhǔn)模板，大幅縮短開發(fā)周期。

功耗測(cè)試

在進(jìn)行測(cè)試之前，先配置兩個(gè)開發(fā)板進(jìn)入出廠的模式，一個(gè)進(jìn)入標(biāo)簽，一個(gè)進(jìn)入基站。教程參考：教程

由于需要測(cè)量功耗，所以要使用外部供電，條件有限，這邊只有一個(gè)四位半的萬(wàn)用表，因此供電選擇使用串口。

供電電源選擇的是串口，選擇電壓輸入的為5V，因?yàn)?a target="_blank">LDO也是有一點(diǎn)功耗的，這里測(cè)量的是開發(fā)板的整體功耗。（單獨(dú)買來(lái)模組也不會(huì)單獨(dú)的部署，所以測(cè)量整個(gè)開發(fā)板的功耗還是具有代表性）

基站

電壓為5.01V，開機(jī)后工作電流為81.55mA，整體功耗為：408.5655 mW，差不多就是0.4W（整個(gè)開發(fā)板的功耗，包括LED）。

標(biāo)簽

電壓為5.019V，開機(jī)后工作電流為54.03mA，整體功耗為：271.17657 mW，差不多就是0.27W（整個(gè)開發(fā)板的功耗，包括LED）。

由上可知BU03-Kit開發(fā)板的功耗其實(shí)是很低。

如果沒有LED功耗，應(yīng)該可以控制在0.2瓦以下，同時(shí)標(biāo)簽的功耗可以達(dá)到基站的一半。

測(cè)距配置

一個(gè)為基站，先發(fā)送AT+SETCFG=0,1,1,1 然后再發(fā)送AT+SAVE

一個(gè)為標(biāo)簽，先發(fā)送AT+SETCFG=0,0,1,1 然后再發(fā)送AT+SAVE

成功后基站將會(huì)顯示其到標(biāo)簽的距離：

校準(zhǔn)

校準(zhǔn)方式采用的是線性擬合，相應(yīng)的文件可以前往安信可文檔下載中心進(jìn)行下載鏈接如下：

UWB系列模組專題 | 安信可科技

方法也很簡(jiǎn)單，先準(zhǔn)備一把尺子，將顯示屏上顯示的距離和尺子上面的距離填到表格中對(duì)應(yīng)的位置即可。數(shù)據(jù)多測(cè)量幾次，測(cè)量數(shù)據(jù)越多，屏幕上面顯示的實(shí)際距離將會(huì)越精確。

類似于下圖，由于這里沒有米尺，這里就用直尺了，后面測(cè)試是利用瓷磚的距離，每測(cè)一次加一塊瓷磚測(cè)量。

上面就是實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)a=0.9138，b=-244.61
通過(guò)下面的指令可以填入校正參數(shù)：

AT+SETDEV=X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9

其中各個(gè)參數(shù)指代的含義如下:

X1: 標(biāo)簽容量 (標(biāo)簽刷新速率)
X2: 天線延遲參數(shù)
X3: 是否卡爾曼濾波使能位
X4: 卡爾曼濾波參數(shù) Q
X5: 卡爾曼濾波參數(shù) R
X6: 校正參數(shù) a
X7: 校正參數(shù) b
X8: 是否定位使能位
X9: 定位維度設(shè)置

這里只需發(fā)送

AT+SETDEV=5,16336,1, 0.018,0.642,0.9198,-244.61,0,0

復(fù)測(cè)20厘米實(shí)際測(cè)量值為256毫米，相較于沒有標(biāo)定之前的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，精度得到了大大的提高。

使用SDK按鍵喚醒模組

通知公告SDK下載

下載方法可以看下面的鏈接：鏈接

由于之前有Ai-M61系列模組和Ai-WB2系列模組搭建環(huán)境的經(jīng)驗(yàn)，想必已經(jīng)有很多人在電腦上面裝了git了吧，只需要在一個(gè)空的文件夾里面點(diǎn)擊右鍵后點(diǎn)擊下圖位置：

輸入這個(gè)：git clone

https://gitee.com/Ai-Thinker-Open/STM32F103-BU0x_SDK.git 回車即可。

等待大概10秒鐘左右即可。
建議下載完之后復(fù)制一個(gè)，因?yàn)檫@次測(cè)試中一個(gè)要接收，一個(gè)要發(fā)送。

激活例程

建議觀看這個(gè)教程：教程，教程建議直接觀看tx_simple_sleep和simple_rx。

修改例程

對(duì)tx_simple_sleep程序修改。

函數(shù)路徑如上圖，在這里直接翻到最下面上面的全是初始化函數(shù)，無(wú)需修改。

  /* Loop forever sending frames periodically. */
    while(1)
    {
        /* 寫入待發(fā)送數(shù)據(jù)到DW3000準(zhǔn)備發(fā)送. (Write frame data to DW IC and prepare transmission. See NOTE 3 below.) */
        dwt_writetxdata(FRAME_LENGTH-FCS_LEN, tx_msg, 0); /* Zero offset in TX buffer. */
        /* 設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 (In this example since the length of the transmitted frame does not change,
         * nor the other parameters of the dwt_writetxfctrl function, the
         * dwt_writetxfctrl call could be outside the main while(1) loop.)
         */
        dwt_writetxfctrl(FRAME_LENGTH, 0, 0); /* Zero offset in TX buffer, no ranging. */
        /* 立即發(fā)送. (Start transmission.) */
        dwt_starttx(DWT_START_TX_IMMEDIATE);
        /* 查詢DW3000是否發(fā)送成功. (Poll DW IC until TX frame sent event set. See NOTE 4 below.
         * STATUS register is 4 bytes long but, as the event we are looking at is in the first byte of the register, we can use this simplest API
         * function to access it.) */
        while (!(dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID) & SYS_STATUS_TXFRS_BIT_MASK))
        { };
        /* 清除發(fā)送事件. (Clear TX frame sent event.) */
        dwt_write32bitreg(SYS_STATUS_ID, SYS_STATUS_TXFRS_BIT_MASK);
        _dbg_printf((unsigned char *)"發(fā)送成功n");
        /* 休眠TX_DELAY_MS. (Execute a delay between transmissions.) */
        Sleep(TX_DELAY_MS);
        /* 標(biāo)志位Seq++處理. (Increment the blink frame sequence number (modulo 256).) */
        tx_msg[BLINK_FRAME_SN_IDX]++;
    }

在這里，可以直接看到進(jìn)入休眠模式使用這個(gè)函數(shù)。

dwt_entersleep(DWT_DW_IDLE)。需要使用按鍵來(lái)進(jìn)行控制的話只需在這里初始化一個(gè)I/O口。

void tx_timed_sleep_GPIO_INIT()
{
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
        GPIO_InitTypeDef GPIO_Init_structure;
        GPIO_Init_structure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;
        GPIO_Init_structure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_8;
        GPIO_Init_structure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_Init_structure);
}
/**
* Application entry point.
*/
int tx_timed_sleep(void)
{
    uint16_t lp_osc_freq, sleep_cnt;
                tx_timed_sleep_GPIO_INIT();
    /* 串口輸出應(yīng)用名稱. Display application name on LCD. */
    _dbg_printf((unsigned char *)APP_NAME);
    /* 配置SPI快速率. Configure SPI rate, DW3000 supports up to 38 MHz */
    port_set_dw_ic_spi_fastrate();
    /* 硬復(fù)位DW3000模塊. Reset DW IC */
    reset_DWIC(); /* Target specific drive of RSTn line into DW IC low for a period. */
    Sleep(2); // Time needed for DW3000 to start up (transition from INIT_RC to IDLE_RC)
    /* 檢查DW3000模塊是否處于IDLE_RC */
    while (!dwt_checkidlerc()) /* Need to make sure DW IC is in IDLE_RC before proceeding */
    { };
    /* 初始化DW3000模塊 */
    if (dwt_initialise(DWT_DW_INIT) == DWT_ERROR)
    {
        _dbg_printf((unsigned char *)"INIT FAILED     ");
        while (1)
        { };
    }
    /* 清除SPI就緒中斷. Clearing the SPI ready interrupt*/
    dwt_write32bitreg(SYS_STATUS_ID, SYS_STATUS_RCINIT_BIT_MASK | SYS_STATUS_SPIRDY_BIT_MASK);
    /* 配置DW3000中斷函數(shù). Install DW IC IRQ handler. NOTE: the IRQ line must have a PULLDOWN or else it may trigger incorrectly when the device is sleeping*/
//    port_set_dwic_isr(dwt_isr);
    /* 校準(zhǔn)和配置UWB計(jì)數(shù). Calibrate and configure sleep count. */
    lp_osc_freq = XTAL_FREQ_HZ / dwt_calibratesleepcnt();
    sleep_cnt = ((SLEEP_TIME_MS * ((uint32_t) lp_osc_freq)) / 1000) >> 12;
    //sleep_cnt = 0x06; // 1 step is ~ 175ms, 6 ~= 1s
    dwt_configuresleepcnt(sleep_cnt);
    /* 配置DW3000信道參數(shù). Configure DW IC. See NOTE 6 below. */
    if(dwt_configure(&config)) /* if the dwt_configure returns DWT_ERROR either the PLL or RX calibration has failed the host should reset the device */
    {
        _dbg_printf((unsigned char *)"CONFIG FAILED     ");
        while (1)
        { };
    }
    /* 配置DW3000發(fā)送頻譜參數(shù). Configure the TX spectrum parameters (power, PG delay and PG count) */
    dwt_configuretxrf(&txconfig_options);
    /* 配置DW3000發(fā)送頻譜參數(shù). Configure sleep and wake-up parameters. */
    dwt_configuresleep(DWT_CONFIG, DWT_PRES_SLEEP | DWT_WAKE_CSN | DWT_SLEEP | DWT_SLP_EN);
    /* 注冊(cè)中斷回調(diào)函數(shù). Register the call-backs (only SPI ready callback is used). */
    dwt_setcallbacks(NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, &spi_ready_cb);
    port_EnableEXT_IRQ();
    _dbg_printf("配置成功n");
    /* Loop forever sending frames periodically. */
    while (1)
    {
        /* DW3000進(jìn)入休眠模式,喚醒后進(jìn)入IDLE. Put DW IC to sleep. Go to IDLE state after wakeup*/
        dwt_entersleep(DWT_DW_IDLE);
        sleeping = 1;
        /* In this example, there is nothing to do to wake the DW IC up as it is handled by the sleep timer. */
        while (sleeping)
        {Sleep(1);}; /* Wait for device to wake up */
        /* 增加延時(shí).必要*/
        Sleep(5);
                                if(KEY==0)
                                {
        _dbg_printf((unsigned char *)"喚醒成功:%04xn", dwt_readdevid());
        /* 喚醒時(shí)恢復(fù)所有配置. Restore the required configurations on wake */
        dwt_restoreconfig();
        /* Increment the blink frame sequence number (modulo 256). */
        tx_msg[BLINK_FRAME_SN_IDX]++;
                                        /* 寫入待發(fā)送數(shù)據(jù)到DW3000準(zhǔn)備發(fā)送,并設(shè)置發(fā)送長(zhǎng)度. Write frame data to DW IC and prepare transmission. See NOTE 4 below. */
        dwt_writetxdata(sizeof(tx_msg), tx_msg, 0); /* Zero offset in TX buffer. */
        dwt_writetxfctrl(sizeof(tx_msg), 0, 0); /* Zero offset in TX buffer, no ranging. */
        /* 立即發(fā)送. Start transmission. */
        dwt_starttx(DWT_START_TX_IMMEDIATE);
        /* 查詢DW3000是否發(fā)送成功. It is not possible to access DW IC registers once it has sent the frame and gone to sleep, and therefore we do not try to poll for TX
         * frame sent, but instead simply wait sufficient time for the DW IC to wake up again before we loop back to send another frame.
         * If interrupts are enabled, (e.g. if MTXFRS bit is set in the SYS_MASK register) then the TXFRS event will cause an active interrupt and
         * prevent the DW IC from sleeping. */
        /* Poll DW IC until TX frame sent event set. See NOTE 7 below.
         * STATUS register is 4 bytes long but, as the event we are looking at is in the first byte of the register, we can use this simplest API
         * function to access it.*/
        while (!(dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID) & SYS_STATUS_TXFRS_BIT_MASK))
        {};
        /* 清除發(fā)送完成事件. Clear TX frame sent event. */
        dwt_write32bitreg(SYS_STATUS_ID, SYS_STATUS_TXFRS_BIT_MASK);
                                }
    }
}

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

將pb9直接接地時(shí)：

將pb9不接地時(shí)（接收端和發(fā)送端無(wú)輸出）：

最后，歡迎大家來(lái)安信可論壇，筆者發(fā)布的原貼下一起交流討論：

原貼地址

【BU03-Kit 測(cè)評(píng)】UWB 測(cè)距初體驗(yàn)--兩點(diǎn)測(cè)距+校準(zhǔn)

【BU03-Kit 測(cè)評(píng)】UWB KIT出廠固件功耗測(cè)試

【BU03-Kit 測(cè)評(píng)】UWB 使用SDK按鍵喚醒

審核編輯 黃宇