一、簡介

智慧車載模塊是一款集超聲波測距以及報(bào)警電路的模塊。模塊可提供2cm-300cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)2cm，能將測量距離轉(zhuǎn)化為具有一定寬度的脈沖輸出；聲光報(bào)警電路由外部控制，當(dāng)外部處理器判斷距離達(dá)到預(yù)警設(shè)定值時(shí)，控制報(bào)警電路工作。

智慧車載模塊目前只是一個(gè)簡單的車距測試模塊，隨著它的功能逐步完善，其發(fā)展的方向?qū)⒏訉拸V。比如：智慧車載模塊可完善成為智能車載資通訊電子系統(tǒng)，車輛自動/輔助駕駛系統(tǒng)、駕駛?cè)祟?、防撞預(yù)警、車載自我診斷系統(tǒng)（On Board Diagnostics,OBD）、胎壓檢測裝置（TPMS）、車道偏離警示系統(tǒng)（LWDS）、前方碰撞預(yù)警系統(tǒng)（FCWS）及后方碰撞預(yù)警系統(tǒng)等智慧車（Smart Car）相關(guān)應(yīng)用。

本文基于瑞芯微RK2206芯片 + LiteOS操作系統(tǒng)，通過gpio控制智慧車載E53模塊，實(shí)現(xiàn)智慧車載模塊和開發(fā)板的互相通信功能。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

1.整體硬件電路設(shè)計(jì)

智慧車載模塊硬件電路如圖1所示，電路中包含了E53接口連接器，EEPROM存儲器、超聲波處理電路和聲光報(bào)警電路。

圖1 硬件電路圖

超聲波測距芯片，選用CS-100A，其是一款工業(yè)級超聲波測距芯片，內(nèi)部集成超聲波發(fā)射電路，超聲波接收電路，數(shù)字處理電路等，單片即可完成超聲波測距，測距結(jié)果通過脈寬的方式進(jìn)行輸出。

CS100A配合使用40KHz的開放式超聲波探頭，在超聲波發(fā)射端并聯(lián)一個(gè)電阻R2到地和8MHz的晶振，即可實(shí)現(xiàn)高性能的測距功能，電阻R2的大小決定了超聲波測量的距離。

三極管Q1為NPN管，基極為高電平時(shí)，三極管才能夠?qū)?，蜂鳴器需PWM波驅(qū)動，人耳可識別的頻率范圍為20Hz-20KHz，故PWM頻率需在該范圍內(nèi)，我們默認(rèn)使用3KHz的PWM波驅(qū)動。

小凌派-RK2206開發(fā)板與智慧車載模塊均帶有防呆設(shè)計(jì)，故很容易區(qū)分安裝方向，直接將模塊插入到開發(fā)板的E53母座接口上即可，安裝如圖2所示。

圖2 硬件連接圖

2.智慧車載電路設(shè)計(jì)

硬件資源圖如下所示：

引腳名稱開發(fā)者可在硬件資源圖中查看，也可在智慧車載模塊背面查看。

三、程序設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)使用智慧車載模塊模擬智慧車載測距應(yīng)用。超聲波模塊發(fā)送并接收信號，通過發(fā)射和接收信號的時(shí)間差來計(jì)算實(shí)際測量的距離；當(dāng)測量的距離小于預(yù)先設(shè)置的閾值時(shí)，驅(qū)動蜂鳴器報(bào)警，點(diǎn)亮告警LED燈。

1. 主程序設(shè)計(jì)

如圖6.3.3所示，為智慧車載主程序流程圖，開機(jī)LiteOS系統(tǒng)初始化后，進(jìn)入主程序先初始化智慧車載模塊。程序進(jìn)入主循環(huán)，采用輪詢的方式，2秒測量一次距離，當(dāng)測量到的距離小于等于20厘米時(shí)，控制蜂鳴器響，告警燈亮起；當(dāng)測量到的距離大于20厘米時(shí)，蜂鳴器不響應(yīng)，告警燈熄滅。

圖6.3.3 主程序流程圖

{
unsigned int ret = 0;
/* 每個(gè)周期為200usec，占空比為100usec */
unsigned int duty_ns = 500000;
unsigned int cycle_ns = 1000000;
float distance_cm = 0.0;
/*智慧車載模塊初始化*/
e53_iv01_init();

while (1)
{
/*獲取智慧車載模塊測量的距離*/
ret = e53_iv01_get_distance(&distance_cm);
if (ret == 1)
{
printf("distance cm: %f\n", distance_cm);
/*距離小于等于20cm，開啟蜂鳴器告警，點(diǎn)亮LED告警燈；
否則，關(guān)閉蜂鳴器，熄滅LED告警燈*/
if (distance_cm <= 20.0)
{
e53_iv01_buzzer_set(1, duty_ns, cycle_ns);
e53_iv01_led_warning_set(1);
}
else
{
e53_iv01_buzzer_set(0, duty_ns, cycle_ns);
e53_iv01_led_warning_set(0);
}
}
LOS_Msleep(2000);
}
}

2. 初始化程序設(shè)計(jì)

智慧車載初始化程序主要分為IO初始化和PWM設(shè)備初始化兩部分。

IO初始化程序主要設(shè)置GPIO0_PC4為輸出模式，作為超聲波測距Trig控制管腳；設(shè)置GPIO0_PA5為輸出模式，作為LED_WARNING告警燈控制管腳；設(shè)置GPIO_PA2為輸入模式，作為超聲波測距Echo控制管腳。

{ /* Trig引腳設(shè)置為GPIO輸出模式 */ PinctrlSet(E53_IV01_TRIG_GPIO, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP); LzGpioInit(E53_IV01_TRIG_GPIO); LzGpioSetDir(E53_IV01_TRIG_GPIO, LZGPIO_DIR_OUT); E53_IV01_TRIG_Clr(); /* LED告警燈引腳設(shè)置為GPIO輸出模式 */ PinctrlSet(E53_IV01_LED_WARNING_GPIO, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP); LzGpioInit(E53_IV01_LED_WARNING_GPIO); LzGpioSetDir(E53_IV01_LED_WARNING_GPIO, LZGPIO_DIR_OUT);e53_iv01_led_warning_set(0);

/* Echo引腳設(shè)置為GPIO輸入模式 */ PinctrlSet(E53_IV01_ECHO0_GPIO, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP); LzGpioInit(E53_IV01_ECHO0_GPIO); LzGpioSetDir(E53_IV01_ECHO0_GPIO, LZGPIO_DIR_IN);

}

初始化PWM7設(shè)備，使用PWM7作為蜂鳴器的控制源。

{ /* 初始化pwm */ PinctrlSet(E53_IV01_BUZZER_GPIO, MUX_FUNC2, PULL_DOWN, DRIVE_KEEP); PwmIoInit(m_buzzer_config); LzPwmInit(E53_IV01_PWM_IO); return 0;}

3. 距離測量程序設(shè)計(jì)

發(fā)送至少10us的高電平給智慧車載，觸發(fā)其開始工作；等待200ms，整個(gè)測距最長為66ms，獲取Echo管腳的電平，當(dāng)高電平時(shí)獲取一個(gè)時(shí)間戳，當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)再獲取一個(gè)時(shí)間戳，兩個(gè)時(shí)間戳的差值即為超聲波測距所產(chǎn)生的時(shí)間。

{ uint8_t value = 0; m_echo_info.flag = EECHO_FLAG_CAPTURE_RISE;

while (1) { LzGpioGetVal(E53_IV01_ECHO0_GPIO, &value); if (value == LZGPIO_LEVEL_HIGH) { m_echo_info.time_rise = *m_ptimer5_current_value_low; m_echo_info.flag = EECHO_FLAG_CAPTURE_FALL; break; } }

while (1) { LzGpioGetVal(E53_IV01_ECHO0_GPIO, &value); if (value == LZGPIO_LEVEL_LOW) { m_echo_info.time_fall = *m_ptimer5_current_value_low; m_echo_info.flag = EECHO_FLAG_CAPTURE_SUCCESS; break; } }

/* 釋放信號量 */ LOS_SemPost(m_task_sem);}

獲得超聲波測距的時(shí)間后，通過公式計(jì)算距離，計(jì)算公式：距離 = 時(shí)間差 * 340米/秒 / 2 * 100厘米/米

{ float f_time = (float)time; float f_freq = (float)freq; /* 距離 = 時(shí)間差 * 340米/秒 / 2(超時(shí)波來回2次) * 100厘米/米 */ *cmeter = f_time / f_freq * 170.0 * 100.0;}

四、編譯過程

1、搭建和下載源代碼

我已將OpenHarmony源代碼上傳到Gitee社區(qū)中，大家可以根據(jù)以下網(wǎng)址下載。

https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk2206-openharmony3.0lts

注意：編譯環(huán)境可根據(jù)以下網(wǎng)址來操作：https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk2206-openharmony3.0lts/blob/master/vendor/lockzhiner/rk2206/README_zh.md

2、打開sdk下面路徑的文件

/vendor/lockzhiner/rk2206/samples/c4_e53_intelligent_vehicle_01 /e53_intelligent_vehicle_01_example.c

3、修改編譯腳本

修改 vendor/lockzhiner/rk2206/sample 路徑下 BUILD.gn 文件，指定 e53_iv01_example 參與編譯。

"./c4_e53_intelligent_vehicle_01:e53_iv01_example",

修改 device/lockzhiner/rk2206/sdk_liteos 路徑下 Makefile 文件，添加 -le53_iv01_example 參與編譯。

hardware_LIBS = -lhal_iothardware -lhardware -le53_iv01_example

3、編譯固件

hb set -root .hb sethb build -f

4、燒寫固件

請參考Gitee網(wǎng)址的說明手冊（“燒錄打印”章節(jié)）：https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk2206-openharmony3.0lts/blob/master/device/rockchip/README_zh.md

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

程序編譯燒寫到開發(fā)板后，按下開發(fā)板的RESET按鍵，通過串口軟件查看日志如下；智慧車載模塊超聲波探頭正對著墻壁進(jìn)行測距，移動模塊到不同的距離，當(dāng)測量的距離小于等于20厘米時(shí)，蜂鳴器響起，告警燈亮起；當(dāng)測量的距離大于20厘米時(shí)，蜂鳴器不響應(yīng)，告警燈熄滅。

========== E53 IV Example ==========distance cm: 23.89========== E53 IV Example ==========distance cm: 23.90

好了，今天的課程就到這里，我們下次再見！