AWR2944P/AWR2E44P等雷达传感器芯片详解

在汽车雷达应用领域，高精度、高性能的传感器是实现智能驾驶功能的关键。TI推出的AWR2944P、AWR2E44P、AWR2944 - ECO、AWR2E44 - ECO、AWR2944LC、AWR2E44LC系列单芯片76 - 81GHz FMCW汽车雷达传感器，凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为众多工程师关注的焦点。本文就将对该系列传感器进行全面深入的剖析，希望能为大家的设计工作带来一些帮助。

文件下载：awr2944p.pdf

一、产品概述

这个系列的传感器是高度集成的毫米波雷达传感器，共包含六个变体型号。AWR2944P/AWR2E44P是高性能扩展版本，能满足NCAP + 自动驾驶的要求；AWR2944 - ECO/AWR2E44 - ECO为主流版本；AWR2944LC/AWR2E44LC则是功能优化的低成本版本，为客户提供了从高性能到低成本的可扩展选择。

二、产品特性

（一）FMCW收发器

芯片集成了PLL、发射器、接收器、基带和ADC，覆盖76 - 81GHz频段，拥有5GHz可用带宽和4个接收通道与4个发射通道。其中AWR2944P/AWR2944 - ECO/AWR2944LC采用PCB接口连接天线，而AWR2E44P/AWR2E44 - ECO/AWR2E44LC则采用Launch on Package (LOP)接口连接天线，这种设计使得信号能从芯片无损传输到天线，还能使用低成本的PCB材料，降低了成本。

每个发射通道都配备了相位移位器，结合分数N PLL可实现超精确的线性调频脉冲。不同型号的发射功率有所不同，如AWR2944P为14dBm ，AWR2944 - ECO/AWR2944LC为13.5dBm，AWR2E44P为13.5dBm ，AWR2E44 - ECO/AWR2E44LC为12.5dBm。接收噪声系数方面，AWR2944P为10.5dB，AWR2944 - ECO/AWR2944LC为12dB，AWR2E44P为11dB ，AWR2E44 - ECO/AWR2E44LC为12.5dB。在1MHz处的相位噪声，VCO1为 - 96dBc/Hz（76 - 77GHz），VCO2为 - 95dBc/Hz（76 - 81GHz）。

（二）处理单元

芯片拥有强大的处理能力，包含一个运行频率为400MHz的Arm® Cortex - R5F®内核（支持锁步操作），以及一个运行频率为450MHz的TI数字信号处理器C66x（AWR2944LC和AWR2E44LC除外）。此外，还有雷达硬件加速器（HWA2.1）用于FFT、对数幅度和内存压缩等操作，多个EDMA实例用于数据移动。同时，还配备了可编程嵌入式硬件安全模块（HSM），采用Arm® Cortex - M4内核，DSS（DSP子系统）中的第二个Arm® Cortex M4内核用于控制和配置HWA2.1。

（三）其他接口

该系列芯片提供了丰富的接口，方便与其他设备进行通信和连接。包括多达9个ADC通道（根据不同型号有所差异）、2个SPIs、4个UARTs、I2C、GPIOs、3个EPWMs 、4通道Aurora LVDS接口用于原始ADC数据和调试仪器（AWR2944LC和AWR2E44LC除外）、2通道CSI2 Rx用于回放捕获的数据（AWR2944LC和AWR2E44LC除外）。片上RAM容量在3MB - 4.5MB之间，不同型号有不同的配置。主机接口方面，支持2x CAN - FD和10/100/1000Mbps以太网（AWR2944 - ECO/AWR2E44 - ECO为10/100Mbps，AWR2944LC/AWR2E44LC不支持），还支持从QSPI闪存加载用户应用程序。

（四）安全特性

部分型号支持安全认证和加密启动，客户可对根密钥、对称密钥（256位）、非对称密钥（高达RSA - 4K或ECC - 512）进行编程，并具备密钥撤销能力。芯片还集成了硬件加密加速器，如支持ECC的PKA、AES（高达256位）、SHA（高达512位）、TRNG/DRBG以及中国加密算法SM2、SM3、SM4等。芯片内置固件（ROM）并具备跨工艺和温度的自校准系统，且符合AEC - Q100标准，能适应恶劣的汽车工作环境。

（五）高级特性

芯片具备嵌入式自监测功能，无需外部处理器参与即可实现自我监测；还具备嵌入式干扰检测能力，能有效检测并应对外界干扰。在电源管理方面，采用片上LDO网络以提高电源抑制比（PSRR），LVCMOS IO支持3.3V和1.8V双电压。时钟源可以使用50/40MHz晶体与内部振荡器，也支持外部驱动的50/40MHz振荡器或时钟（方波或正弦波），还可使用25MHz外部时钟以消除以太网PHY的外部晶体振荡器。推荐使用LP87745 - Q1电源管理IC，它能满足设备的电源需求，具有成本和空间优化的优点，能提供符合要求的噪声/纹波性能，且热耗散不会影响RF性能。

三、产品应用

该系列传感器可广泛应用于汽车的各种雷达系统。如用于角落雷达、前后雷达，为车辆提供全方位的环境感知；支持车道变更辅助、盲点检测、自动紧急制动、自适应巡航控制、交叉交通警报等功能，提升驾驶的安全性和舒适性。

四、产品规格

（一）绝对最大额定值

在不同的电源电压、RF输入输出功率、温度等方面，芯片都有明确的绝对最大额定值限制。例如，1.2V数字电源（VDD、VDD_SRAM、VNWA）的范围为 - 0.5V - 1.4V ，I/O电源（VIOIN）为 - 0.5V - 3.8V等。在使用过程中，必须严格遵守这些额定值，否则可能会对芯片造成永久性损坏。

（二）ESD额定值

芯片的静电放电（ESD）额定值方面，人体模型（HBM）所有引脚为±2000V ，带电器件模型（CDM）的GPADC5、GPADC6为±350V ，角落引脚为±750V ，其他所有引脚为±500V。在芯片的使用和处理过程中，要注意防静电措施，避免因静电放电对芯片造成损害。

（三）电源开启时间（POH）

不同的结温（Tj）和工作条件下，芯片的电源开启时间（POH）有所不同。例如，在 - 40°C、50%占空比、标称CVDD电压为1.2V时，POH为1440小时（6%）。这些数据有助于工程师评估芯片在不同工作环境下的可靠性和使用寿命。

（四）推荐工作条件

芯片的推荐工作条件包括电源电压范围、输入输出电压范围、结温范围等。比如，1.2V数字电源的推荐范围为1.14V - 1.26V ，结温范围为 - 40°C - 140°C。在设计电路时，应确保芯片在推荐工作条件下运行，以保证其性能和稳定性。

（五）VPP规格

对于高安全（HS）设备，在编程OTP eFuses时，需要提供VPP电源。VPP在正常操作期间不应施加电压，编程时的电压范围为1.65V - 1.75V ，电流最大为50mA。在进行OTP eFuses编程时，要严格按照这些规格进行操作，否则可能会导致芯片无法正常工作。

（六）电源规格

芯片需要四个外部电源轨供电，分别为1.8V、1.0V、3.3V（或1.8V用于1.8V I/O模式）和1.2V ，编程OTP eFuse（仅适用于安全设备）时还需要1.7V电源。不同电源轨的纹波规格有所不同，如10kHz时，1V电源的纹波要求为22µV RMS ，1.8V电源为10990µV RMS。在电源设计时，要根据这些规格进行合理的电源滤波设计，以满足芯片对电源的要求。

（七）功耗总结

芯片在不同的工作模式和条件下，功耗有所不同。例如，在单芯片模式下，3TX、4RX，25%占空比时，平均功耗约为1.41W；4TX、4RX，50%占空比时，平均功耗约为2.21W。在进行系统设计时，要考虑芯片的功耗，合理设计散热方案，以确保芯片在正常温度范围内工作。

（八）RF规格

不同型号的芯片在接收器和发射器的性能规格上有所差异。例如，接收器噪声系数方面，AWR2944P为10.5dB，AWR2944 - ECO/AWR2944LC为12dB等；发射器输出功率方面，AWR2944P为14dBm，AWR2944 - ECO/AWR2944LC为13.5dBm等。在进行RF电路设计时，要根据具体的应用需求选择合适的型号，并进行相应的匹配和优化设计。

（九）热阻特性

不同型号的芯片在热阻特性上也有所不同，如AWR2944P/AWR2944 - ECO/AWR2944LC的结到壳热阻（RθJC）为2.8°C/W，结到板热阻（RθJB）为3.3°C/W；AWR2E44P/AWR2E44 - ECO/AWR2E44LC的结到壳热阻（RθJC）为2.5°C/W，结到板热阻（RθJB）为5.0°C/W。在进行散热设计时，要根据这些热阻特性选择合适的散热方式和散热器件。

（十）电源时序和复位时序

芯片启动时，要求所有外部1.2V、1.8V和3.3V电压轨以及所有SOP[4:0]线在NRESET信号释放之前保持稳定，以确保设备能够成功启动。在电路设计时，要注意电源时序和复位时序的设计，避免因时序问题导致芯片无法正常工作。

五、外设接口

（一）QSPI闪存接口

芯片包含一个用于外部闪存访问的Quad Serial Peripheral Interface（QSPI），支持回环偏斜消除、两个芯片选择信号、内存映射“直接”模式和软件触发“间接”模式等功能。在使用QSPI接口时，要注意其输入输出条件、时序要求和开关特性，确保与外部闪存设备的正常通信。

（二）MibSPI接口

芯片的主子系统（MSS）包含两个Multi - Buffered Serial Peripheral Interface（MIBSPI），用于与外部MCU、PMIC、EEPROM和看门狗等通信。支持16位移位寄存器、接收缓冲寄存器、8位波特时钟发生器等功能。在使用MibSPI接口时，要根据不同的时钟相位和极性设置，满足其相应的时序要求。

（三）以太网接口

AWR2944LC和AWR2E44LC不支持以太网接口，其他型号集成了双端口以太网，可通过RGMII、RMII或MII并行接口与以太网PHY进行通信，支持10/100/1000Mbps全双工速率，还支持MDIO Clause 22和45 PHY管理接口以及IEEE 1588同步以太网。在进行以太网接口设计时，要根据不同的速率和模式，满足其相应的时序条件和开关特性。

（四）LVDS/Aurora接口

芯片支持LVDS接口，有传统LVDS模式和STM - TWP Aurora接口两种模式，支持2数据通道LVDS接口和4通道STM - TWP - Aurora - LVDS接口。AWR2944LC和AWR2E44LC不支持Aurora LVDS接口。在使用LVDS接口时，要注意其电气特性和时序要求，确保数据的可靠传输。

（五）UART接口

芯片包含四个UART接口，可用于不同的通信需求，如作为二级引导加载程序源、寄存器调试接口或一般UART通信支持。最大波特率至少为1536K波特，且UART接口可与其他I/O复用，提高了外设使用的灵活性。在使用UART接口时，要根据具体的通信需求设置合适的波特率和通信参数。

（六）I2C接口

芯片支持一个Controller/Target Inter - integrated Circuit（I2C）接口，可连接到外部PMIC或EEPROM设备。支持标准/快速模式，具有位/字节格式传输、7位和10位设备寻址模式等功能。但不支持高速（HS）模式、C - 总线兼容性模式和10位地址模式的组合格式。在使用I2C接口时，要注意其时序要求和电气特性，确保与外部设备的正常通信。

（七）CAN - FD接口

芯片集成了两个CAN - FD接口（MSS_MCANA和MSS_MCANB），支持ISO 11898 - 7协议，数据速率可达8Mbps，可用于与ECU网络和相邻传感器进行通信。在使用CAN - FD接口时，要注意其动态特性和时序要求，确保数据的准确传输。

（八）CSI2接收器接口

AWR2944LC和AWR2E44LC不支持CSI2接收器接口，其他型号集成了一个3通道MIPI CSI2 D - PHY接收器接口，主要用于硬件在环（HIL）功能，可回放记录的雷达数据用于开发目的。支持多种配置和数据类型，具体的可编程选项可参考设备技术参考手册。在使用CSI2接口时，要根据其硬件特性和接口协议进行设计。

（九）ePWM模块

芯片包含三个Enhanced Pulse - Width Modulation（ePWM）模块，可用于生成占空比控制波形，如电源调节器、电源管理系统或电机控制应用。每个模块包含两个PWM输出，支持多种配置模式。在使用ePWM模块时，要根据具体的应用需求设置合适的参数和工作模式。

（十）通用输入输出（GPIO）

芯片的GPIO接口具有不同的开关特性，其输出时序与负载电容有关。在使用GPIO接口时，要根据负载电容的大小和具体的应用需求，合理选择Slew控制模式，以满足信号的上升和下降时间要求。

六、监测与诊断

芯片具备丰富的监测和诊断机制，包括主子系统和DSP子系统的多个方面。例如，主子系统的MSS R5F核心支持锁步操作、启动时的LBIST和PBIST测试、内存的ECC诊断、时钟监测、看门狗（RTI/WDT）等；DSP子系统也支持启动时的LBIST和PBIST测试、内存的奇偶校验和ECC诊断、看门狗等。这些监测和诊断机制有助于提高芯片的可靠性和安全性，及时发现和处理潜在的故障。

七、应用与布局

（一）应用信息

该系列传感器的主要应用驱动特性包括雷达前端和可编程MCU的集成、AWR2E44P/LC/ECO的Launch on Package（LOP）天线接口、灵活的启动模式、硬件安全模块以及高速以太网支持等。这些特性使其适用于汽车的各种雷达应用，如短、中、长距离雷达。

（二）参考布局

参考原理图和电源供应信息可联系TI代表获取。在进行布局设计时，要充分考虑芯片的引脚分布、电源要求、信号完整性等因素，以确保芯片能够正常工作，发挥其最佳性能。

八、设备与文档支持

（一）设备命名规范

TI为设备的型号分配了前缀和后缀，用于表示产品的开发阶段、封装类型、温度范围、速度范围等信息。例如，“X”表示实验设备，“P”表示原型设备，无前缀表示量产版本。在选择设备时，要根据具体的应用需求和开发阶段，选择合适的型号。

（二）工具与软件

可通过联系TI代表获取设备的边界扫描数据库和IBIS模型，用于电路测试和仿真。这些工具和软件有助于工程师进行电路设计和优化，提高设计的效率和质量。

（三）文档支持

可在ti.com上注册接收设备文档更新通知，及时了解产品的最新信息。文档对于工程师了解芯片的特性、参数、使用方法等非常重要，要充分利用文档资源进行设计和开发。

（四）支持资源

TI E2E™支持论坛是工程师获取快速、可靠答案和设计帮助的重要途径。在设计过程中，如果遇到问题，可以在论坛上提问，获取其他工程师和专家的帮助。

九、修订历史

文档从