一、簡介

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

智慧車載模塊目前只是一個簡單的車距測試模塊，隨著它的功能逐步完善，其發展的方向將更加寬廣。比如：智慧車載模塊可完善成為智能車載資通訊電子系統，車輛自動/輔助駕駛系統、駕駛人瞌睡警示、防撞預警、車載自我診斷系統（On Board Diagnostics,OBD）、胎壓檢測裝置（TPMS）、車道偏離警示系統（LWDS）、前方碰撞預警系統（FCWS）及后方碰撞預警系統等智慧車（Smart Car）相關應用。

本文基于瑞芯微RK2206芯片 + LiteOS操作系統，通過gpio控制智慧車載E53模塊，實現智慧車載模塊和開發板的互相通信功能。

二、硬件電路設計

1.整體硬件電路設計

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，其是一款工業級超聲波測距芯片，內部集成超聲波發射電路，超聲波接收電路，數字處理電路等，單片即可完成超聲波測距，測距結果通過脈寬的方式進行輸出。

CS100A配合使用40KHz的開放式超聲波探頭，在超聲波發射端并聯一個電阻R2到地和8MHz的晶振，即可實現高性能的測距功能，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，三極管才能夠導通，蜂鳴器需PWM波驅動，人耳可識別的頻率范圍為20Hz-20KHz，故PWM頻率需在該范圍內，我們默認使用3KHz的PWM波驅動。

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

圖2 硬件連接圖

2.智慧車載電路設計

硬件資源圖如下所示：

引腳名稱開發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、程序設計

本實驗使用智慧車載模塊模擬智慧車載測距應用。超聲波模塊發送并接收信號，通過發射和接收信號的時間差來計算實際測量的距離；當測量的距離小于預先設置的閾值時，驅動蜂鳴器報警，點亮告警LED燈。

1. 主程序設計

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

圖6.3.3 主程序流程圖

{
unsigned int ret = 0;
/* 每個周期為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，點亮LED告警燈；
否則，關閉蜂鳴器，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. 初始化程序設計

智慧車載初始化程序主要分為IO初始化和PWM設備初始化兩部分。

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

{ /* Trig引腳設置為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. 距離測量程序設計

發送至少10us的高電平給智慧車載，觸發其開始工作；等待200ms，整個測距最長為66ms，獲取Echo管腳的電平，當高電平時獲取一個時間戳，當低電平時再獲取一個時間戳，兩個時間戳的差值即為超聲波測距所產生的時間。

{ 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間后，通過公式計算距離，計算公式：距離 = 時間差 * 340米/秒 / 2 * 100厘米/米

{ float f_time = (float)time; float f_freq = (float)freq; /* 距離 = 時間差 * 340米/秒 / 2(超時波來回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社區中，大家可以根據以下網址下載。

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

注意：編譯環境可根據以下網址來操作：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網址的說明手冊（“燒錄打印”章節）：https://gitee.com/Lockzhiner-Electronics/lockzhiner-rk2206-openharmony3.0lts/blob/master/device/rockchip/README_zh.md

五、實驗結果

程序編譯燒寫到開發板后，按下開發板的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行測距，移動模塊到不同的距離，當測量的距離小于等于20厘米時，蜂鳴器響起，告警燈亮起；當測量的距離大于20厘米時，蜂鳴器不響應，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！