CN114968908A - 一种毫米波soc芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种毫米波SOC芯片，包括：射频模块、RADAR模块、CPU模块、外设模块、存储模块和功能安全模块；所述射频模块与所述RADAR模块相连，所述RADAR模块与所述存储模块相连，所述CPU模块与RADAR模块、所述存储模块、所述外设模块以及所述功能安全模块相连，所述功能安全模块与所述RADAR模块、所述射频模块、所述外设模块以及所述CPU模块相连；所述存储模块用于存储所述RADAR模块计算后的结果；所述功能安全模块主要包含了寄存器配置空间，ECC校验模块、故障检测电路。通过本发明提供的毫米波SOC芯片，可保证毫米波雷达功能及安全需求的同时，降低电路板的面积从而实现产品的小型化。
Description
技术领域
本申请涉及芯片集成领域，尤其是一种毫米波SOC芯片。
背景技术
民用雷达广泛应用于安防、交通等领域，例如无人机监控、边界安防、交通检测、车载雷达等。随着毫米波雷达的民用化以及相关技术的发展，毫米波雷达的使用领域已经涉及到如呼吸心跳检测、室内行人检测、跌倒检测、人体姿态识别、手势识别，毫米波成像等新的领域。
为了应对毫米波雷达的多场景应用，传统的只涉及中频信号输出的毫米波射频芯片或具备数字模块的毫米波SOC芯片已无法满足当前的应用需求。
相关技术的解决方法包括在使用上述两种毫米波芯片的基础上，外部增加DSP、FPGA或主控来对毫米波射频芯片采集到的信息做处理及功能逻辑，由于使用的器件增多，这无疑对产品的体积、可靠性等都带来了一定的影响。
因此，相关技术存在的上述技术问题亟待解决。
发明内容
本申请旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请实施例提供一种毫米波SOC芯片，能够保证毫米波雷达功能及安全需求的同时，降低电路板的面积。
根据本申请实施例一方面，提供一种毫米波SOC芯片，所述芯片包括：射频模块、RADAR模块、CPU模块、外设模块、存储模块和功能安全模块；
所述射频模块与所述RADAR模块相连，所述RADAR模块与所述存储模块相连，所述CPU模块与RADAR模块、所述存储模块、所述外设模块以及所述功能安全模块相连，所述功能安全模块与所述RADAR模块、所述射频模块、所述外设模块以及所述CPU模块相连；
所述存储模块用于存储所述RADAR模块计算后的结果；
所述功能安全模块主要包含了寄存器配置空间，ECC校验模块、故障检测电路。
在其中一个实施例中，所述RADAR模块由CPU模块的软件代码配置所述RADAR模块的寄存器配置空间，并触发所述RADAR模块输出控制信号到射频电路，所述射频电路收到信号后发射信号，所述射频电路接收到回波并对所述回波完成模数转换后将得到的数据传入所述RADAR模块，所述RADAR模块根据所述射频电路传入的数据完成算法计算并将结果放入存储模块。
在其中一个实施例中，所述RADAR模块反馈中断信号到CPU模块，所述CPU模块根据所述中断信号获取RADAR模块的工作状态。
在其中一个实施例中，所述外设模块包括功能应用接口，所述CPU模块通过BUS总线和外设相连。
在其中一个实施例中，所述ECC校验模块分为总线校验子模块和存储校验子模块；
当所述总线校验子模块的总线校验功能运行时，所述总线校验子模块对BUS总线上的数据进行数据校验，并将带有校验码的数据发送到目标端口，目标端口接收数据时会触发所述总线校验子模块对数据进行校验；
存储校验子模块对所述存储模块的数据进行校验，并将校验码存入ECC专用存储空间中，当有对所述存储模块执行读取数据操作时会将ECC专用存储空间中的校验码与数据进行校验。
在其中一个实施例中，所述故障检测电路用于对SOC上的时钟以及电源进行检测，故障阈值由CPU模块中核对功能安全模块的寄存器进行设定；由射频模块、RADAR模块、CPU模块以及外设模块提供自身故障信号到功能安全模块中，最终通过功能安全模块的内逻辑处理，将相关故障信号输出到外部，其中和CPU模块不相关的故障输出到CPU模块，由CPU模块进行故障处理；如果和CPU模块相关或故障严重，则直接输出信号到SOC芯片外部，通知外部其他电路此毫米波SOC芯片故障。
在其中一个实施例中，所述射频模块包含N发N收射频电路、模数转换电路、电源及时钟电路、故障信号输出电路，其中，N≥1。
在其中一个实施例中，所述RADAR模块主要包含了算法电路、寄存器配置空间、控制信号输出电路、故障信号输出电路，所述算法电路至少包括FFT、CFAR、Peak Search算法电路。
在其中一个实施例中，所述外设模块包含故障信号输出电路和外设，所述外设至少包括QSPI、PMU、I2C、CAN、SPI、UART、ETH、DMA、ADC。
在其中一个实施例中，所述CPU模块为具备功能安全认证的嵌入式CPU模块。
本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的有益效果为：通过本发明提供的毫米波SOC芯片，可保证毫米波雷达功能及安全需求的同时，降低电路板的面积从而实现产品的小型化。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的毫米波SOC芯片架构图；
图2为本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的功能安全模块ECC校验架构图；
图3为本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的功能安全模块故障检测架构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
民用雷达广泛应用于安防、交通等领域，例如无人机监控、边界安防、交通检测、车载雷达等。随着毫米波雷达的民用化以及相关技术的发展，毫米波雷达的使用领域已经涉及到如呼吸心跳检测、室内行人检测、跌倒检测、人体姿态识别、手势识别，毫米波成像等新的领域。
为了应对毫米波雷达的多场景应用，传统的只涉及中频信号输出的毫米波射频芯片或具备数字模块的毫米波SOC芯片已无法满足当前的应用需求。
相关技术的解决方法包括在使用上述两种毫米波芯片的基础上，外部增加DSP、FPGA或主控来对毫米波射频芯片采集到的信息做处理及功能逻辑，由于使用的器件增多，这无疑对产品的体积、可靠性等都带来了一定的影响。
为了解决上述问题，本申请提供了一种毫米波SOC芯片。
需要说明的是，SOC芯片是信息系统核心的芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上。SoC芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC/DAC的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块，对于一个无线SoC还有射频前端模块、用户定义逻辑(它可以由FPGA或ASIC实现)以及微电子机械模块，更重要的是一个SoC芯片内嵌有基本软件(RDOS或COS以及其他应用软件)模块或可载入的用户软件等。
图1为本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的毫米波SOC芯片架构图，如图1所示，本申请提出的一种毫米波SOC芯片包括：射频模块、RADAR模块、CPU模块、外设模块、存储模块和功能安全模块；所述射频模块与所述RADAR模块相连，所述RADAR模块与所述存储模块相连，所述CPU模块与RADAR模块、所述存储模块、所述外设模块以及所述功能安全模块相连，所述功能安全模块与所述RADAR模块、所述射频模块、所述外设模块以及所述CPU模块相连；所述存储模块用于存储所述RADAR模块计算后的结果；所述功能安全模块主要包含了寄存器配置空间，ECC校验模块、故障检测电路。如图1所示，RADAR模块、CPU模块、外设模块、存储模块和功能安全模块均连接至BUS总线并从BUS总线获取BUS数据，在获取数据后向BUS总线和其他模块发送控制信号。
特别地，本实施例中的所述外设模块包括功能应用接口，所述CPU模块通过BUS总线和外设相连。本实施例中的射频模块包含N发N收射频电路、模数转换电路、电源及时钟电路、故障信号输出电路，其中，N≥1。本实施例中的所述RADAR模块主要包含了算法电路、寄存器配置空间、控制信号输出电路、故障信号输出电路，所述算法电路至少包括FFT、CFAR、Peak Search算法电路。本实施例中的外设模块包含故障信号输出电路和外设，所述外设至少包括QSPI、PMU、I2C、CAN、SPI、UART、ETH、DMA、ADC。本实施例中的所述CPU模块为具备功能安全认证的嵌入式CPU模块，如ARM、ARC等。
本实施例中各模块之间的关系如下(BUS总线可能为AHB、APB；基于BUS总线的数据传输可能由CPU直接发起或由DMA实现)：
(1)如图1所示，CPU模块通过BUS总线与RADAR模块、外设模块、存储模块以及功能安全模块进行访问和功能实现。
(2)如图1所示，RADAR模块由CPU模块的软件代码实现对其寄存器配置空间的配置，并触发RADAR模块输出控制信号到射频电路，射频电路收到信号后开启发射天线发射信号，在射频电路接收到回波并对其完成模数转换后将数据传入RADAR模块，在RADAR模块中完成所需的算法计算(此处所需的功能由CPU向RADAR模块的寄存器空间配置的值决定)并将结果放入存储模块。最后通过RADAR模块反馈中断信号到CPU或CPU轮询RADAR寄存器的方式获取RADAR模块的工作状态，从而CPU获取存储模块中的数据并实现相关功能。
(3)外设模块主要为一些主流的功能应用接口，CPU模块通过BUS总线和这些设备相连，由用户在CPU模块上开发的嵌入式程序实现功能调用，使得毫米波SOC芯片可适用于大部分场景开发。
此外，功能安全模块可由CPU模块通过BUS总线对其寄存器空间进行配置，从而实现功能安全功能。
在本实施例中，所述RADAR模块由CPU模块的软件代码配置所述RADAR模块的寄存器配置空间，并触发所述RADAR模块输出控制信号到射频电路，所述射频电路收到信号后发射信号，所述射频电路接收到回波并对所述回波完成模数转换后将得到的数据传入所述RADAR模块，所述RADAR模块根据所述射频电路传入的数据完成算法计算并将结果放入存储模块。所述RADAR模块反馈中断信号到CPU模块，所述CPU模块根据所述中断信号获取RADAR模块的工作状态。
图2为本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的功能安全模块ECC校验架构图，如图2所示，本实施例中的所述功能安全模块主要包含了寄存器配置空间，ECC校验模块、故障检测电路。所述ECC校验模块分为总线校验子模块和存储校验子模块；当所述总线校验子模块的总线校验功能运行时，所述总线校验子模块对BUS总线上的数据进行数据校验，并将带有校验码的数据发送到目标端口，目标端口接收数据时会触发所述总线校验子模块对数据进行校验；存储校验子模块对所述存储模块的数据进行校验，并将校验码存入ECC专用存储空间中，当有对所述存储模块执行读取数据操作时会将ECC专用存储空间中的校验码与数据进行校验，从而确保存储模块中数据的正确性。
图3为本申请实施例提供的一种毫米波SOC芯片的功能安全模块故障检测架构图，在图3中，功能安全模块与分别与射频模块、外设模块、RADAR模块、CPU模块、存储模块连接，功能安全模块能够通过对射频模块的时钟电源进行故障检测，并且其他模块能够将故障的情况反馈至功能安全模块。功能安全模块接收到故障信号反馈后向外输出故障信号完成进程。此外，功能安全模块也能将故障信息发送至CPU模块进行故障分析。
如图3所示，本实施例中的所述故障检测电路用于对SOC上的时钟以及电源进行检测，故障阈值由CPU模块中核对功能安全模块的寄存器进行设定；由射频模块、RADAR模块、CPU模块以及外设模块提供自身故障信号到功能安全模块中，最终通过功能安全模块的内逻辑处理，将相关故障信号输出到外部，其中和CPU模块不相关的故障输出到CPU模块，由CPU模块进行故障处理；如果和CPU模块相关或故障严重，则直接输出信号到SOC芯片外部，通知外部其他电路此毫米波SOC芯片故障。
本申请提供的一种毫米波SOC芯片，由于片上集成的CPU核以及外设模块，可针对不同的需求进行相关功能的开发，可应对大部分应用场景，不需外加其他主控；由于片上集成的RADAR模块具备毫米波雷达应用中的常用算法，可针对不同的检测场景实现毫米波雷达功能；由于片上集成的功能安全模块，在实际应用中用户可对此SOC芯片的工作状态进行监控，并在出现异常时可实现异常处理。
更多地，通过使用本发明提供的一种多功能毫米波SOC芯片，可对毫米波雷达产品的开发起到减少电路板面积，为产品实现小型化带来一种可能，并由于使用本发明的SOC芯片不需要外部添加DSP、FPAG或主控等器件，减少了电路板上器件的使用从而降低产品故障发生的复杂度，同时由于本发明的SOC芯片所提供的功能安全模块，对芯片内部故障有检测机制和处理机制，从而保证了产品的安全可靠。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本申请，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本申请是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本申请。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本申请的范围，本申请的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述芯片包括：射频模块、RADAR模块、CPU模块、外设模块、存储模块和功能安全模块；
所述射频模块与所述RADAR模块相连，所述RADAR模块与所述存储模块相连，所述CPU模块与RADAR模块、所述存储模块、所述外设模块以及所述功能安全模块相连，所述功能安全模块与所述RADAR模块、所述射频模块、所述外设模块以及所述CPU模块相连；
所述存储模块用于存储所述RADAR模块计算后的结果；
所述功能安全模块主要包含了寄存器配置空间，ECC校验模块、故障检测电路。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述RADAR模块由CPU模块的软件代码配置所述RADAR模块的寄存器配置空间，并触发所述RADAR模块输出控制信号到射频电路，所述射频电路收到信号后发射信号，所述射频电路接收到回波并对所述回波完成模数转换后将得到的数据传入所述RADAR模块，所述RADAR模块根据所述射频电路传入的数据完成算法计算并将结果放入存储模块。
3.根据权利要求2所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述RADAR模块反馈中断信号到CPU模块，所述CPU模块根据所述中断信号获取RADAR模块的工作状态。
4.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述外设模块包括功能应用接口，所述CPU模块通过BUS总线和外设相连。
5.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述ECC校验模块分为总线校验子模块和存储校验子模块；
当所述总线校验子模块的总线校验功能运行时，所述总线校验子模块对BUS总线上的数据进行数据校验，并将带有校验码的数据发送到目标端口，目标端口接收数据时会触发所述总线校验子模块对数据进行校验；
存储校验子模块对所述存储模块的数据进行校验，并将校验码存入ECC专用存储空间中，当有对所述存储模块执行读取数据操作时会将ECC专用存储空间中的校验码与数据进行校验。
6.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述故障检测电路用于对SOC上的时钟以及电源进行检测，故障阈值由CPU模块中核对功能安全模块的寄存器进行设定；由射频模块、RADAR模块、CPU模块以及外设模块提供自身故障信号到功能安全模块中，最终通过功能安全模块的内逻辑处理，将相关故障信号输出到外部，其中和CPU模块不相关的故障输出到CPU模块，由CPU模块进行故障处理；如果和CPU模块相关或故障严重，则直接输出信号到SOC芯片外部，通知外部其他电路此毫米波SOC芯片故障。
7.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述射频模块包含N发N收射频电路、模数转换电路、电源及时钟电路、故障信号输出电路，其中，N≥1。
8.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述RADAR模块主要包含了算法电路、寄存器配置空间、控制信号输出电路、故障信号输出电路，所述算法电路至少包括FFT、CFAR、Peak Search算法电路。
9.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述外设模块包含故障信号输出电路和外设，所述外设至少包括QSPI、PMU、I2C、CAN、SPI、UART、ETH、DMA、ADC。
10.根据权利要求1所述的一种毫米波SOC芯片，其特征在于，所述CPU模块为具备功能安全认证的嵌入式CPU模块。
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