yincheng.zhong
2024-08-20 7744fffacb03dc81cc9dbaf9f5d86a0f21e79c03
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
/*
 * Copyright (c) 2019-2023 Beijing Hanwei Innovation Technology Ltd. Co. and
 * its subsidiaries and affiliates (collectly called MKSEMI).
 *
 * All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 *
 * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
 *    this list of conditions and the following disclaimer.
 *
 * 2. Redistributions in binary form, except as embedded into an MKSEMI
 *    integrated circuit in a product or a software update for such product,
 *    must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and
 *    the following disclaimer in the documentation and/or other materials
 *    provided with the distribution.
 *
 * 3. Neither the name of MKSEMI nor the names of its contributors may be used
 *    to endorse or promote products derived from this software without
 *    specific prior written permission.
 *
 * 4. This software, with or without modification, must only be used with a
 *    MKSEMI integrated circuit.
 *
 * 5. Any software provided in binary form under this license must not be
 *    reverse engineered, decompiled, modified and/or disassembled.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY MKSEMI "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
 * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
 * MERCHANTABILITY, NONINFRINGEMENT, AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
 * DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL MKSEMI OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY
 * DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
 * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
 * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
 * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
 * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
 * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */
 
#include "mk_trace.h"
#include "mk_uwb.h"
#include "mk_misc.h"
#include "mk_power.h"
#include "mk_sleep_timer.h"
#include "lib_ranging.h"
 
#include "board.h"
 
#if defined(MK_DS_TWR_INIT)
 
extern int simple_main(void);
 
/* Ranging period: 1s */
#define RANGING_PERIOD_MS (1000)
 
/* This is the delay from the end of the poll frame transmission to the enable of the receiver */
#define POLL_TX_TO_RESP_RX_DLY_US 700U
 
#define RESP_RX_TO_FINAL_TX_DLY_US 550U
 
/* Receive response timeout */
#define RESP_RX_TIMEOUT_US 500U
 
/* Field index in frame */
#define MSG_SEQ_NUM_IDX 2
#define FINAL_MSG_POLL_TX_TS_IDX 10
#define FINAL_MSG_RESP_RX_TS_IDX 14
#define FINAL_MSG_FINAL_TX_TS_IDX 18
 
struct mk_uwb_configure
{
    uint8_t phy_work_mode; /* PHY_TX / PHY_RX / PHT_TX|PHY_RX */
    struct UWB_CONFIG_T phy_cfg;
};
 
/* Default communication configuration. */
static struct mk_uwb_configure config = {
    .phy_work_mode = (uint8_t)(PHY_TX | PHY_RX),
    .phy_cfg.ch_num = 5,                      /* Channel number.                           */
    .phy_cfg.code_index = 9,                  /* TRX preamble code                         */
    .phy_cfg.mean_prf = MEAN_PRF_64M,         /* Mean prf 64/128/256M                      */
    .phy_cfg.data_bit_rate = DATA_BR_6M8,     /* Data rate 6.8M                            */
    .phy_cfg.sync_sym = PREAM_LEN_128,        /* Preamble duration, length of preamble 128 */
    .phy_cfg.sfd_sym = BPRF_NSFD2_8,          /* Identifier for SFD sequence               */
    .phy_cfg.ranging_bit = 1,                 /* ranging bit set 1                         */
    .phy_cfg.trx_mode = TRX_MODE_15_4Z_BPRF,  /* IEEE802.15.4z - BPRF mode                 */
    .phy_cfg.sts_pkt_cfg = STS_PKT_CFG_0,     /* SP0 Frame                                 */
    .phy_cfg.sts_segnum = STS_SEGNUM_BPRF_1,  /* Number of STS segments in the frame       */
    .phy_cfg.sts_seglen = STS_SEGLEN_BPRF_64, /* Number of symbols in an STS segment       */
    .phy_cfg.rx_ant_id = UWB_RX_ANT_3,        /* UWB RX antenna port                       */
};
 
/* Buffer to store received frame */
static uint8_t rx_buf[128];
 
/*     Frames used in the ranging process
 *     Poll message:
 *     - byte 0 - 1: 0x8841 to indicate a data frame using 16-bit addressing.
 *     - byte 2: sequence number, incremented for each new frame.
 *     - byte 3 - 4: PAN Id 0x4B4d
 *     - byte 5 - 6: Destination address
 *     - byte 7 - 8: Source address
 *     - byte 9: Message type (0x02 RANGING_POLL / 0x03 RANGING_RESPONSE / 0x04 RANGING_FINAL)
 *     Response message:
 *     - byte 10: activity code (0x07 to tell the initiator to go on with the ranging exchange)
 *     Final message:
 *     - byte 10 - 13: poll message transmission timestamp.
 *     - byte 14 - 17: response message reception timestamp.
 *     - byte 18 - 21: final message transmission timestamp.
 */
static uint8_t tx_poll_msg[] = {0x41, 0x88, 0, 0x4D, 0x4B, 0x53, 0x45, 0x4D, 0x49, 0x02};
static uint8_t rx_resp_msg[] = {0x41, 0x88, 0, 0x4D, 0x4B, 0x4D, 0x49, 0x53, 0x45, 0x03, 0x07};
static uint8_t tx_final_msg[] = {0x41, 0x88, 0, 0x4D, 0x4B, 0x53, 0x45, 0x4D, 0x49, 0x04, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
 
/* Count value of phy counter when transmitting and receiving frames */
static uint32_t poll_tx_en_start_u32;
static uint32_t resp_rx_en_start_u32;
static uint32_t final_tx_en_start_u32;
 
/* 41 bits timestamps of frames transmission/reception. */
static int64_t poll_tx_ts_i64;
static int64_t resp_rx_ts_i64;
static int64_t final_tx_ts_i64;
 
/* Frame sequence number, incremented after each transmission. */
static uint8_t frame_seq_nb = 0;
 
static volatile uint16_t rx_state;
static volatile uint16_t rx_length;
 
enum SIMPLE_FSM_T
{
    SIMPLE_IDLE = 0,
    SIMPLE_POLL = 1,
    SIMPLE_RESPONSE = 2,
    SIMPLE_FINAL = 3,
};
 
static enum SIMPLE_FSM_T state = SIMPLE_IDLE;
 
/**
 * @brief Correct TX timestamp of the ranging frame.
 *
 * @param[in] timestamp    PHY timer count of TX
 * @return TX timestamp (unit: 15.65ps)
 */
static int64_t ranging_tx_time_correct(uint32_t timestamp)
{
    int64_t tx_timestamp = ranging_tx_time(timestamp);
 
    // correct antenna delay (TX using the same antenna as RX)
    tx_timestamp += ranging_ant_delays_get(config.phy_cfg.rx_ant_id) / 2;
 
    return tx_timestamp;
}
 
/**
 * @brief Correct RX timestamp of the ranging frame.
 *
 * @param[in] ind    MAC RX report
 * @return RX timestamp (unit: 15.65ps)
 */
static int64_t ranging_rx_time_correct(const struct MAC_HW_REPORT_T *ind)
{
    int64_t rx_timestamp = ranging_rx_time(ind);
 
    // correct antenna delay
    rx_timestamp -= ranging_ant_delays_get(config.phy_cfg.rx_ant_id) / 2;
 
    return rx_timestamp;
}
 
/* RX done process handler. */
static void rx_int_callback(struct MAC_HW_REPORT_T *rx_report)
{
    // Power off radio
    power_off_radio();
 
    rx_state = rx_report->err_code;
 
    /** UWB RX success */
    if (rx_state == UWB_RX_OK)
    {
        /* Received data does not contain FCS */
        rx_length = rx_report->pkt_len;
        memcpy(rx_buf, rx_report->pkt_data, rx_length);
        /* Calculate rx timestamp */
        resp_rx_ts_i64 = ranging_rx_time_correct(rx_report);
    }
    else
    {
        /* UWB_PLD_ERR     payload error             */
        /* UWB_PHR_ERR     PHR error                 */
        /* UWB_SFD_ERR     Sfd error                 */
        /* UWB_BD_ERR      Preamble detection error  */
        /* UWB_TO_ERR      Receive timeout           */
        /* UWB_STS_ERR     STS error                 */
        rx_length = 0;
        memset(rx_buf, 0, sizeof(rx_buf));
    }
}
 
/* TX done process handler. */
static void tx_int_callback(struct MAC_HW_REPORT_T *tx_report)
{
    // Power off radio
    power_off_radio();
 
    /** UWB TX success */
    if (tx_report->err_code == UWB_TX_OK)
    {
    }
}
 
int simple_main(void)
{
    // The following peripherals will be initialized in the uwb_open function
    // phy/mac/aes/lsp/phy timers initialized
    uwb_open();
 
    // Set calibration parameters
    uwb_calibration_params_set(config.phy_cfg.ch_num);
 
    // set advanced parameters
    struct PHY_ADV_CONFIG_T adv_config = {
        .thres_fap_detect = 40,
        .nth_scale_factor = 4,
        .ranging_performance_mode = 0,
        .skip_weakest_port_en = 0,
    };
    phy_adv_params_configure(&adv_config);
 
    // uwb configure
    uwb_configure(config.phy_work_mode, board_param.tx_power_fcc[CALIB_CH(config.phy_cfg.ch_num)], &config.phy_cfg);
 
    ranging_lib_init();
    ranging_frame_type_set(config.phy_cfg.sts_pkt_cfg);
 
    // Register rx interrupt callback function
    mac_register_process_handler(tx_int_callback, rx_int_callback);
 
    // Initialize low power mode
    power_init();
 
#if LOW_POWER_EN
    // Enable sleep timer
    sleep_timer_open(true, SLEEP_TIMER_MODE_ONESHOT, NULL);
#endif
 
    state = SIMPLE_POLL;
    poll_tx_en_start_u32 = phy_timer_count_get();
 
    while (1)
    {
        switch (state)
        {
            case SIMPLE_IDLE:
            case SIMPLE_POLL:
            {
                // Target time equals 0 means send immediately
                // Program the MAC to transmit UWB packet
                // Send Poll
                tx_poll_msg[MSG_SEQ_NUM_IDX] = frame_seq_nb;
 
                poll_tx_en_start_u32 += MS_TO_PHY_TIMER_COUNT(RANGING_PERIOD_MS);
                uwb_tx(tx_poll_msg, sizeof(tx_poll_msg), 1, poll_tx_en_start_u32);
 
                /* Calculate tx timestamp */
                poll_tx_ts_i64 = ranging_tx_time_correct(poll_tx_en_start_u32 + phy_shr_duration());
 
                // Check the MAC busy state
                while (mac_is_busy())
                {
                }
 
                state = SIMPLE_RESPONSE;
                /* Increment frame sequence number after transmission of the poll message */
                frame_seq_nb++;
            }
            break;
 
            case SIMPLE_RESPONSE:
            {
                // Receive Respond
                resp_rx_en_start_u32 = poll_tx_en_start_u32 + US_TO_PHY_TIMER_COUNT(POLL_TX_TO_RESP_RX_DLY_US);
                uwb_rx(1, resp_rx_en_start_u32, RESP_RX_TIMEOUT_US);
 
                // Check the MAC busy state
                while (mac_is_busy())
                {
                }
 
                if (rx_state == UWB_RX_OK)
                {
                    state = SIMPLE_FINAL;
                }
                else
                {
                    state = SIMPLE_POLL;
                }
            }
            break;
 
            case SIMPLE_FINAL:
            {
                rx_buf[MSG_SEQ_NUM_IDX] = rx_resp_msg[MSG_SEQ_NUM_IDX];
                if (0 == memcmp(rx_resp_msg, rx_buf, rx_length))
                {
                    final_tx_en_start_u32 = resp_rx_en_start_u32 + US_TO_PHY_TIMER_COUNT(RESP_RX_TO_FINAL_TX_DLY_US);
                    final_tx_ts_i64 = ranging_tx_time_correct(final_tx_en_start_u32 + phy_shr_duration());
 
                    // Write all timestamps in the final message
                    int32_t ts1, ts2, ts3;
                    ts1 = (int32_t)poll_tx_ts_i64;
                    for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
                    {
                        tx_final_msg[FINAL_MSG_POLL_TX_TS_IDX + i] = (uint8_t)ts1;
                        ts1 >>= 8;
                    }
 
                    ts2 = (int32_t)resp_rx_ts_i64;
                    for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
                    {
                        tx_final_msg[FINAL_MSG_RESP_RX_TS_IDX + i] = (uint8_t)ts2;
                        ts2 >>= 8;
                    }
 
                    ts3 = (int32_t)final_tx_ts_i64;
                    for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
                    {
                        tx_final_msg[FINAL_MSG_FINAL_TX_TS_IDX + i] = (uint8_t)ts3;
                        ts3 >>= 8;
                    }
 
                    // Send Final
                    tx_final_msg[MSG_SEQ_NUM_IDX] = frame_seq_nb;
                    uwb_tx(tx_final_msg, sizeof(tx_final_msg), 1, final_tx_en_start_u32);
 
                    // Check the MAC busy state
                    while (mac_is_busy())
                    {
                    }
 
                    /* Increment frame sequence number after transmission of the final message */
                    frame_seq_nb++;
                }
                state = SIMPLE_POLL;
            }
            break;
        }
 
        if (state == SIMPLE_POLL)
        {
            LOG_INFO(TRACE_MODULE_APP, "SEQ NUM: %u\r\n", (uint8_t)(frame_seq_nb - 1));
#if LOW_POWER_EN
            trace_flush();
            uint32_t lock = int_lock();
            sleep_timer_start(__MS_TO_32K_CNT(RANGING_PERIOD_MS - 4));
            power_enter_power_down_mode(0);
            int_unlock(lock);
#else
            /* Execute a delay between ranging exchanges. */
            sys_timer_delay_ms(RANGING_PERIOD_MS - 2);
#endif
        }
    }
}
#endif