基于OpenHarmony系统和小凌派RK2206开发板的避障小车

1避障小车简介

这是一款基于OpenHarmony系统和小凌派-RK2206开发板的避障小车。同时，小车上搭载了超声波测距模块、舵机模块、红外寻迹模块、直流电机模块。

具体实验成果展示如下：

2避障小车模块介绍

小凌派-RK2206开发板的示意图

小凌派配置了一个E53外接拓展口，这是E53接口的原理图：

这是E53模块的原理图：

1. 直流电机模块

直流电机模块由E53模块上的L9110S驱动芯片进行驱动。L9110S驱动芯片所引出的引脚对应接口的GPIO0_B7、GPIO0_B6,另一块驱动芯片对应GPIO1_D0、GPIO0_A5。我们对相应的GPIO引脚进行初始化并设置为上拉模式。

//右直流电机 IA GPIO0_PB7PinctrlSet(GPIO0_PB7, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB7);
//右直流电机 IB GPIO0_PB6PinctrlSet(GPIO0_PB6, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB6);
//左直流电机 IB GPIO1_PD0PinctrlSet(GPIO1_PD0, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO1_PD0);
//左直流电机 IA GPIO0_PA5PinctrlSet(GPIO0_PA5, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PA5);

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通过阅读L9110S的芯片手册可以得到以下真值表：

通过真值表，我们可以通过对IO口的输出来控制直流电机的正转、反转还有停止：

2. 超声波测距模块

超声波测距模块用来计算出模块到前方障碍物的距离。采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信号。模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，同时开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

模块Trig对应引脚GPIO_B0，Echo对应引脚GPIO_B1，对这两个引脚进行初始化

// Echo 超声波传感器PinctrlSet(GPIO0_PB1, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB1);LzGpioSetDir(GPIO0_PB1, LZGPIO_DIR_IN);
// Trig 超声波传感器PinctrlSet(GPIO0_PB0, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB0);LzGpioSetDir(GPIO0_PB0, LZGPIO_DIR_OUT);LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_LOW);

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触发信号：

//通过Trig发送触发信号LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_HIGH);HAL_DelayUs(20);LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_LOW);

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获取定时器计数器当前值：

while (1)  {    LzGpioGetVal(GPIO_8, &value);    //获取上升沿的定时器计数器当前值    if (value == LZGPIO_LEVEL_HIGH && flag == 0)    {      m_echo_info.time_rise = *m_ptimer5_current_value_low;      m_echo_info.flag = EECHO_FLAG_CAPTURE_FALL;      flag = 1;    }    //获取下降沿的定时器计数器当前值    if (value == LZGPIO_LEVEL_LOW && flag == 1)    {      m_echo_info.time_fall = *m_ptimer5_current_value_low;      m_echo_info.flag = EECHO_FLAG_CAPTURE_SUCCESS;      break;    }  }

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上升沿和下降沿的节拍数差计算距离。其中，系统时钟为40MHz，超声波速度为340米/秒，高电平时间宽度为超声波的往返之和，所以实际距离 = 节拍数差 / 40MHz / 340(米/秒) / 2(往返2次)。具体计算代码如下：

if (m_echo_info.flag == EECHO_FLAG_CAPTURE_SUCCESS)  {/* 如果是采集成功，则计算距离 */    if (m_echo_info.time_rise <= m_echo_info.time_fall)    {      time_diff = m_echo_info.time_fall - m_echo_info.time_rise;    }    else    {      time_diff = 0xFFFFFFFF - m_echo_info.time_rise + m_echo_info.time_fall + 1;    }}float f_time = (float)time_diff;float f_freq = (float)ECHO_TIMER_FREQ;distance = f_time / f_freq * 170.0 * 100.0;

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3. 舵机模块

舵机模块用来控制超声波测距模块测量左右方向的距离，舵机引脚为GPIO0_B4，对GPIO0_B4进行初始化。

//舵机PinctrlSet(GPIO0_PB4, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB4);LzGpioSetDir(GPIO0_PB4, LZGPIO_DIR_OUT);

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通过模拟PWM波让舵机工作。具体代码如下：

void set_angle(unsigned int duty){   LzGpioSetDir(GPIO0_PB4, LZGPIO_DIR_OUT);   LzGpioSetVal(GPIO0_PB4, LZGPIO_LEVEL_HIGH);   HAL_DelayUs(duty);   LzGpioSetVal(GPIO0_PB4, LZGPIO_LEVEL_LOW);   HAL_DelayUs(20000 - duty);}

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4. 红外寻迹模块

红外寻迹模块，在避障小车中的功能是防止小车意外掉落。红外寻迹模块与小凌派的GPIO0_A2、GPIO0_C4连接，对这两个引脚进行初始化。

//初始化PA2 红外传感器PinctrlSet(GPIO0_PA2, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PA2);LzGpioSetDir(GPIO0_PA2, LZGPIO_DIR_IN);LzGpioSetVal(GPIO0_PA2, LZGPIO_LEVEL_HIGH);
//初始化PC7 红外传感器PinctrlSet(GPIO0_PC4, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PC4);LzGpioSetDir(GPIO0_PC4, LZGPIO_DIR_IN);LzGpioSetVal(GPIO0_PC4, LZGPIO_LEVEL_HIGH);

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3避障小车功能实现

通过小凌派开发板自带的按键启动小车的避障功能

void car_ Obstacle_avoidance(void){  float m_distance = 0.0;  regress_middle();  /*获取前方物体的距离*/  m_distance = GetDistance();  car_where_to_go(m_distance);  osDelay(20);}

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通过超声波测距模块测量前方距离来判断小车接下来要运动的方向。若距离大于等于20cm继续前进。若距离小于20cm，先停止再后退0.5s,再继续进行测距,再进行判断。通过两个红外寻迹传感器可以防止小车掉落，当红外传感器输出为高电平时，小车就会停止前进，并且重新寻找安全方向。

static void car_where_to_go(float distance){  LzGpioValue io_status_left;  LzGpioValue io_status_right;
  LzGpioGetVal(GPIO0_PA2, &io_status_left);  LzGpioGetVal(GPIO0_PC4, &io_status_right);  if (io_status_left == 0 || io_status_right == 0)  {    if (io_status_left == 0 && io_status_right != 0)    {      car_stop();      LOS_Msleep(500);      car_backward();      LOS_Msleep(500);      car_stop(); // meet wall      car_rightward();      LOS_Msleep(800);      car_stop(); // meet wall    }    else if (io_status_left != 0 && io_status_right == 0)    {      car_stop();      LOS_Msleep(500);      car_backward();      LOS_Msleep(500);      car_stop(); // meet wall      car_leftward();      LOS_Msleep(800);      car_stop(); // meet wall    }    else if (io_status_left == 0 || io_status_right == 0)    {      car_stop();car_backward();      LOS_Msleep(500);      car_stop(); // meet wall
    }  }  else if (distance < DISTANCE_BETWEEN_CAR_AND_OBSTACLE)  {    car_stop();    LOS_Msleep(500);    car_backward();    printf("This is backward
");    LOS_Msleep(500);    car_stop();    unsigned int ret = engine_go_where();    printf("ret is %d
", ret);    if (ret == CAR_TURN_LEFT)    {      car_left();      LOS_Msleep(800);    }    else if (ret == CAR_TURN_RIGHT)    {      car_right();      LOS_Msleep(800);    }    car_stop();  }  else  {    car_forward();    printf("This is forward
");  }}

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4心得体会

通过使用OpenHarmony操作系统 + 小凌派-RK2206开发板来控制小车完成距离检测、前进、后退、左转、右转、判断算法等功能，实现了避障小车的基本功能。经过这一次实验测试，加强我个人对OpenHarmony的理解，实在是一次不错的学习体验，特此记录！

原文标题：基于搭载 OpenHarmony 避障小车心得体会

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审核编辑：汤梓红