小凌派-RK2206开发板：智慧车载-电子发烧友网

一、简介

智慧车载模块是一款集超声波测距以及报警电路的模块。模块可提供2cm-300cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达2cm，能将测量距离转化为具有一定宽度的脉冲输出；声光报警电路由外部控制，当外部处理器判断距离达到预警设定值时，控制报警电路工作。

智慧车载模块目前只是一个简单的车距测试模块，随着它的功能逐步完善，其发展的方向将更加宽广。比如：智慧车载模块可完善成为智能车载资通讯电子系统，车辆自动/辅助驾驶系统、驾驶人瞌睡警示、防撞预警、车载自我诊断系统（On Board Diagnostics,OBD）、胎压检测装置（TPMS）、车道偏离警示系统（LWDS）、前方碰撞预警系统（FCWS）及后方碰撞预警系统等智慧车（Smart Car）相关应用。

本文基于瑞芯微RK2206芯片 + LiteOS 操作系统，通过gpio控制智慧车载E53模块，实现智慧车载模块和开发板的互相通信功能。

二、硬件电路设计

1.整体硬件电路设计

智慧车载模块硬件电路如图1所示，电路中包含了E53接口连接器，EEPROM存储器、超声波处理电路和声光报警电路。

图1 硬件电路图

超声波测距芯片，选用CS-100A，其是一款工业级超声波测距芯片，内部集成超声波发射电路，超声波接收电路，数字处理电路等，单片即可完成超声波测距，测距结果通过脉宽的方式进行输出。

CS100A配合使用40KHz的开放式超声波探头，在超声波发射端并联一个电阻R2到地和8MHz的晶振，即可实现高性能的测距功能，电阻R2的大小决定了超声波测量的距离。

三极管Q1为NPN管，基极为高电平时，三极管才能够导通，蜂鸣器需PWM波驱动，人耳可识别的频率范围为20Hz-20KHz，故PWM频率需在该范围内，我们默认使用3KHz的PWM波驱动。

小凌派-RK2206开发板与智慧车载模块均带有防呆设计，故很容易区分安装方向，直接将模块插入到开发板的E53母座接口上即可，安装如图2所示。

图2 硬件连接图

2.智慧车载电路设计

硬件资源图如下所示：

引脚名称开发者可在硬件资源图中查看，也可在智慧车载模块背面查看。

引脚名称	功能描述
ECHO	测距脉宽输出，高电平的宽度表示超声波往返时间差
TRIG	测距出发，输入10us的高电平脉冲，E53模块开始测距
BUZZER	蜂鸣器控制
LED_Warning	LED控制线，低电平有效
I2C_SCL	I2C时钟信号线
I2C_SDA	I2C数据信号线
GND	电源接地引脚
3V3	3.3V电源输入引脚
GND	电源接地引脚

三、程序设计

本实验使用智慧车载模块模拟智慧车载测距应用。超声波模块发送并接收信号，通过发射和接收信号的时间差来计算实际测量的距离；当测量的距离小于预先设置的阈值时，驱动蜂鸣器报警，点亮告警LED灯。

1. 主程序设计

如图6.3.3所示，为智慧车载主程序流程图，开机LiteOS系统初始化后，进入主程序先初始化智慧车载模块。程序进入主循环，采用轮询的方式，2秒测量一次距离，当测量到的距离小于等于20厘米时，控制蜂鸣器响，告警灯亮起；当测量到的距离大于20厘米时，蜂鸣器不响应，告警灯熄灭。

图6.3.3 主程序流程图

{
unsigned int ret = 0;
/* 每个周期为200usec，占空比为100usec */
unsigned int duty_ns = 500000;
unsigned int cycle_ns = 1000000;
float distance_cm = 0.0;
/*智慧车载模块初始化*/
e53_iv01_init();

while (1)
{
/*获取智慧车载模块测量的距离*/
ret = e53_iv01_get_distance(&distance_cm);
if (ret == 1)
{
printf("distance cm: %f\n", distance_cm);
/*距离小于等于20cm，开启蜂鸣器告警，点亮LED告警灯；
否则，关闭蜂鸣器，熄灭LED告警灯*/
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. 初始化程序设计

智慧车载初始化程序主要分为IO初始化和PWM设备初始化两部分。

IO初始化程序主要设置GPIO0_PC4为输出模式，作为超声波测距Trig控制管脚；设置GPIO0_PA5为输出模式，作为LED_WARNING告警灯控制管脚；设置GPIO_PA2为输入模式，作为超声波测距Echo控制管脚。

{ /* Trig引脚设置为GPIO输出模式 */ 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告警灯引脚设置为GPIO输出模式 */ 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引脚设置为GPIO输入模式 */ 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设备，使用PWM7作为蜂鸣器的控制源。

{ /* 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. 距离测量程序设计

发送至少10us的高电平给智慧车载，触发其开始工作；等待200ms，整个测距最长为66ms，获取Echo管脚的电平，当高电平时获取一个时间戳，当低电平时再获取一个时间戳，两个时间戳的差值即为超声波测距所产生的时间。

{ 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; } }

/* 释放信号量 */ LOS_SemPost(m_task_sem);}

获得超声波测距的时间后，通过公式计算距离，计算公式：距离 = 时间差 * 340米/秒 / 2 * 100厘米/米

{ float f_time = (float)time; float f_freq = (float)freq; /* 距离 = 时间差 * 340米/秒 / 2(超时波来回2次) * 100厘米/米 */ *cmeter = f_time / f_freq * 170.0 * 100.0;}