Микродатчик движения миллиметрового диапазона 24 ГГц, чип S3KM1110

Функции и совместимость

Технические примечания по настройке

• HMMD module reference: S3KM1110 24 GHz radar with 3.3 V power and 3.3 V UART/digital signals. Supply range: 3.0–3.6 V.
• J2 signals: 3V3, GND, TX, RX and OT2. OT2 reports presence high and absence low after the configured delay.
• UART: 115200 baud, 8N1, binary protocol. Save firmware/settings before changing distance gates or disappearance delay.
• Detection distance depends on mounting and target motion; compare measurements only under the same installation conditions.

Введение

Датчик HMMD mmWave — это микродатчик движения человека, способный обнаруживать и распознавать движущиеся, стоящие и неподвижные тела. Он широко используется в различных сценариях AIoT, включая умные дома, системы умной безопасности, умный бизнес, умное освещение и т. д.

Функции

• В комплект входит микропроцессорный датчик миллиметрового диапазона Silicon Micro AIoT S3KM1110.
• Встроенная высокопроизводительная антенна с режимом «один передатчик — один приём» на частоте 24 ГГц и периферийные схемы.
• Размер мини-модуля: 20 мм x 20 мм.
• Предварительно настроен с использованием стандартных функций распознавания движений тела, готов к подключению и использованию.
• Detection distance depends on mounting, target motion and settings; use the installation-specific table below.
• Управление осуществляется с помощью микроконтроллера PY32F003F17U6TR, контакты UART которого открыты для удобной интеграции с Arduino/ESP32/JetsonNano и другими основными платами управления.
• Использует алгоритмы распознавания микро-движений человека, технологию измерения расстояния с помощью миллиметрового радара и передовую запатентованную технологию обработки сигналов микросхемы S3KM1110.
• Предоставьте исчерпывающую онлайн-документацию (для Raspberry/JetsonNano/Arduino/ESP32/демонстрационные примеры).
• Достигнуто точное восприятие движения, микро-движений и неподвижных участков человеческого тела.

Спецификация

• Аппаратное обеспечение
  • Диапазон частот: 24–24,25 ГГц
  • Максимальная полоса сканирования: 0,25 ГГц
  • Максимальная эквивалентная изотропная излучаемая мощность: 11 дБм
  • Напряжение питания: 3,3 В (широкий диапазон напряжений: 3,0–3,6 В)
  • Размеры: 20х20 мм²
  • Температура окружающей среды: -40~85℃
• Система:
  • Дальность обнаружения (настенное крепление): движущийся объект (человек) — 10 м; микродвижение объекта (человек) — 6 м.
  • Диапазон обнаружения (потолочное крепление): движущийся объект (человек) — 5 м; микродвижение объекта (человек) — 4 м.
  • Точность обнаружения: 0,15 м (для движущихся целей на расстоянии до 10 м по прямой от радара)
  • Средний рабочий ток: 50 мА
  • Период обновления данных: 100 мс

Описание оборудования

Контакт J2	Этикетка	Функция	Описание
J2Pin1	3В3	Входная мощность	3,0~3,6 В, Тип. 3,3 В
J2Pin2	НД	Земля	–
J2Pin3	TX	UART_TX	0~3,3 В
J2Pin4	РКС	UART_RX	0~3,3 В
J2Pin5	ОТ2	Вход/выход, используется для сообщения о состоянии обнаружения: высокий уровень выходного сигнала означает наличие, низкий уровень выходного сигнала означает отсутствие.	0~3,3 В

Аппаратное тестирование

Аппаратное подключение

• Помимо самого модуля, пользователям необходимо подготовить следующие вещи перед его использованием:

В качестве кабелей USB TO TTL и соответствующих устройств мы рекомендуем модули TTL CP2102 и FT232, управляемые ядром операционной системы: USB TO TTL

• Установите переключатель уровня USB TO TTL в положение 3,3 В и подключите модуль и USB TO TTL, как описано в таблице ниже:

 

Датчик HMMD mmWave	USB TO TTL
3В3	ВЦК
НД	НД
TX	РХД
РКС	TXD

• Подключите TTL-to-USB к компьютеру, откройте программное обеспечение, поддерживающее устройство, выберите соответствующий номер последовательного порта USB-to-TTL, выберите скорость передачи данных 115200 бод для подключения к устройству, а затем настройте параметры для приема данных.

Описание хоста

1. Сначала загрузите программное обеспечение для управления датчиком HMMD mmWave.
2. В соответствии с инструкцией по подключению оборудования #H, для подключения модуля к хосту используйте интерфейс USRT-USB.
3. Откройте инструмент «Хост», нажмите на “Обновить” Нажмите кнопку, выберите последовательный порт инструмента TTL в “Номер порта” выпадающее меню, подтвердите, что “Скорость передачи данных” равно 115200, а затем нажмите “"Соединять"” установить связь между основным устройством и радиолокационным модулем.

Как показано на изображении выше, основной инструмент разделен на три области: область управления устройством 1, область функциональных кнопок 2 и область страниц функций 3.
После подключения хоста и модуля в области 1 интерфейса отобразится версия прошивки и серийный номер радиолокационного модуля (если серийный номер не прошит, на верхнем компьютере отобразится FFFFFFFF). В области “Просмотр/настройка параметров” отобразятся текущие настройки радиолокационного модуля.

Пояснение к терминологии

• Максимальное расстояние срабатывания затвора: используется для установки максимального эффективного расстояния обнаружения модуля, при этом длина затвора равна 70 см. Диапазон параметров: 0~15.
• Задержка исчезновения цели (с): время, необходимое для переключения состояния цели из состояния присутствия в состояние отсутствия. В течение этой задержки, если обнаруживается человек, срабатывает таймер, сбрасывающий время задержки. После того, как модуль обнаруживает состояние отсутствия в течение времени, равного времени задержки, он сообщает об отсутствии, и в этот момент вывод OT2 выдает низкий уровень. Диапазон параметров: 0~65535.

Протокол связи

Стандартная скорость передачи данных последовательного порта радара составляет 115200 бод, 1 стоповый бит, без бита четности.

Формат протокола

Для передачи данных с помощью датчика HMMD mmWave используется формат малого конца, и все данные представлены в шестнадцатеричном формате.

Отправьте команду с подтверждением (ACK).

1. Команда чтения версии прошивки
Эта команда считывает информацию о версии прошивки радара.
Код команды: 0x0000
Значение команды: Нет
Возвращаемое значение: Длина номера версии (2 байта) + Строка байтов номера версии

Отправка данных:

Байты заголовка 1–4	Длина данных в кадре (байты): 5, 6	Встроенные байты данных 7,8	Конечный байт кадра 9~12
ФД ФК ФБ ФА	02 00	00 00	04 03 02 01

Модуль ACK: (Успешный пример)

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт 9,10	Байт 11,12	Байт 13~18	Байт 19~24
ФД ФК ФБ ФА	0C 00	00 01	00 00	06 00	76 31 2E 35 2E 35	04 03 02 01

2. Команда чтения серийного номера
Эта команда считывает серийный номер радара.
Код команды: 0x0011
Значение команды: Нет
Возвращаемое значение: 2 байта статуса подтверждения (ACK) (0 — успех, 1 — неудача)

Отправка данных:

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт9~12
ФД ФК ФБ ФА	02 00	11 00	04 03 02 01

Модуль ACK: (Успешный пример)

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт 9,10	Байт 11,12	Байт 13~14	Байт 15~18
ФД ФК ФБ ФА	08 00	11 01	00 00	02 00	CB AB	04 03 02 01

3. Команда чтения регистра
Эта команда считывает регистры радара.
Код команды: 0x0002
Значение команды: 2 байта адреса микросхемы + (2 байта адреса) * N
Полученное значение: (2 байта данных) * N

Отправка данных:

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт9~12	Байт 13~16
ФД ФК ФБ ФА	06 00	02 00	40 00 40 00	04 03 02 01

Модуль ACK: (Успешный пример)

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт 9,10	Байт 11,12	Байт 13~16
ФД ФК ФБ ФА	06 00	02 01	00 00	07 02	04 03 02 01

4. Команда «Чтение параметров конфигурации»
Эта команда считывает параметры конфигурации радара.
Код команды: 0x0008
Значение команды: (2-байтовый идентификатор параметра)*N
Возвращаемое значение: (значение параметра в 4 байта)*N

Отправка данных:

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт9~10	Байт 11~14
ФД ФК ФБ ФА	04 00	08 00	01 00	04 03 02 01

Модуль ACK: (Успех, максимальное расстояние шлюза установлено на 12)

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт 9,10	Байт 11,14	Байт 15~18
ФД ФК ФБ ФА	08 00	08 01	00 00	0C 00 00 00	04 03 02 01

Данные отчета по модулю

Датчик HMMD mmWave работает в режиме по умолчанию, выводя результаты обнаружения через последовательный порт. Выходные данные представляют собой строку, указывающую на включение/выключение, а также значение расстояния до цели. В типичных сценариях применения данные получаются на верхнем компьютере в процессе обработки модулем. Поэтому модуль предлагает режимы отладки, отчета и обычный режим.

Обычный режим

 

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт9~10	Байт 11~14	Байт 15~18
ФД ФК ФБ ФА	08 00	12 00	00 00	04 00 00 00	04 03 02 01

Режим отладки

 

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт9~10	Байт 11~14	Байт 15~18
ФД ФК ФБ ФА	08 00	12 00	00 00	00 00 00 00	04 03 02 01

Report Mode

 

Байт 1–4	Байт5,6	Байт 7,8	Байт9~10	Байт 11~14	Байт 15~18
ФД ФК ФБ ФА	08 00	12 00	00 00	64 00 00 00	04 03 02 01

Upload mode serial port data frame example:

Frame Header	Длина	Detection Result	Target Distance	The energy values for each distance gate	Frame Tail
F4 F3 F2 F1	2 bytes, total number of bytes for detection result, target distance, and energy values for each distance gate	1 byte, 00 unoccupied, 01 occupied	2 bytes indicating the distance of the target phase from the radar in the scene	32 bytes, 16 (total number of distance gates) * 2 bytes, size of energy value for each distance gate from 0 to 15	08 07 06 05

Scanning Range

The HMMD mmWave Sensor supports both ceiling and wall mounting and is recommended for ceiling mounting.

Ceil-mount Installation

The recommended ceiling-mounted installation height is 2.7~3.0m. The ceiling-mounted HMMD mmWave Sensor radar module, in the default configuration, has a maximum motion detection range within a conical three-dimensional space with a bottom radius of 5m.

Wall-mount Installation

Recommended wall-mounted installation height is 1.5~2.0m. The J2Pin pins are recommended to be positioned at the top. The HMMD mmWave Sensor radar module, in the default configuration, has a maximum motion detection range within a three-dimensional fan-shaped space with a normal direction of 10m, and horizontal and pitch angles of ±45°.

Detection Range Test

Testing methods for radar triggering and maintaining detection range are described as follows:
Triggering Range: Move the target human body from a distance towards the radar, ensuring that the radar is reporting a “no presence” state. Stop the forward movement of the target human body when the radar begins reporting “presence.” Record the position where the target human body stops; this position is the boundary of the radar’s triggering detection range. Repeat similar tests in various directions to outline the detection boundaries in each direction.
Maintaining Range:
With the radar reporting “presence,” have the target human body perform slight movements, such as shrugging shoulders or raising hands, at the test position. If the radar continues to report “presence” consistently for 60 seconds, the current position is within the radar’s maintaining detection range. Otherwise, if the radar stops reporting “presence” within 60 seconds, the detection position is outside the maintaining detection range.