基于DSP的多超声测距数据采集处理系统
HO端产生高电平脉冲。ECHO电平变化经过门电路后引起TMS320LF407A外部中断,在中断程序内获取定时器的计数值,根据式(1)计算距离;否则,认为传感器前方探测范围内无障碍物。
图2超声测距数据采集程序框图
因为超声传感器之间的安装位置相差22.5°,而超声传感器的波束角为30°,如果超声波同时发射,必须会有干扰。如果采用轮循方式,即一个接一个地发射超声波,虽然可以消除串扰回波的影响,但是16个超声传感器轮循一次周期较长,降低了采集频率。为了在不降低采集频率的同时消除超声的相互干扰,本系统将16个超声传感器分成A(1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#)和B(2#、4#、6#、8#、10#、12#、14#、16#)两组,因为同一组内的两个超声传感器安装位置相差45°,通过计算可以知道,这种情况下超声传感器同时工作不会产生干扰,因而每一组里的超声传感器同时工作,组与组之间则采用轮循方式工作。这样既可以到很高的采集频率,同时也满足了系统的实时性要求。每组8个超声传感器的ECHO端分别连接到一门电路,然后通过门电路连接DSP的XINT1和XINT2端。XINT1/2引脚电平发生跳变时会产生外部中断,通过I/O口可以知道是哪个或哪几个传感器引起中断。
TMS320LF2407A内部集成了CAN控制器,通过它可以方便地构成CAN控制局域网络。TMS320LF2407A的CANTX和CANRX接口与CAN收发器SN65HVD230相连,通过SN65HVD230连接CAN总线。SN65HVD230是TI公司生产的专门针对240X系列DSP内CAN控制器与物理总线的接口。它的供电电压和TMS320LF2407A一样,仅为3.3V。由于CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,最高传感速率可达到1Mbps。超声采集板的数据能够快速、可靠地传给中央控制器。
3软件设计
系统软件主要由两部分构成,即超声数据采集与处理模块、CAN总线通讯模块。
3.1多路超声传感器数据采集模块
超声传感器被分为两组,两组循环交替工作。软件设计上采用两个定时器依次工作,分别对两组传感器进行计时。选择定时器的周期比超声传感器探测最大距离所需的渡越时间稍长。在每个定时器周期开始时,触发一组超声传感器同时开始工作。在定时器周期内,每个回波返回,都会触发一次外部中断(XINT1或XINT2中断),在外部中断处理程序内,将超声波返回时间进行纪录,并将相应的超声传感器关闭。外部中断处理程序非常简短,本系统只用了不到20条指令,并且TMS320LF2407A指令执行速度很快,因而即使因进入外部中断处理程序而延误了对后来回波的处理,但这种延误的时间根据计算不大于0.5μs,由此引入的距离误差根据(1)式计算小于83.5×10-6m。可见误差非常小,可以忽略不计。当定时器中断时,对于距离大于最大超声探测范围的,没有相应的时间记录,给它们加上超出测距范围的标志。其它的时钟数据都有记录,根据(1)式计算距离,然后启动下一个定时器工作,并触发下一组超声传感器。本文的超传感器的最大探测距离为3.5m,因而超声波探测的最长时间为20.58ms。所以每个定时器的周期选为20.6ms。图2只画出了一组超声传感器的处理框图,另一组与此相,不再多述。
表1超声测距系统测量值与实际值单位:cm
实际 《基于DSP的多超声测距数据采集处理系统(第2页)》
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图2超声测距数据采集程序框图
因为超声传感器之间的安装位置相差22.5°,而超声传感器的波束角为30°,如果超声波同时发射,必须会有干扰。如果采用轮循方式,即一个接一个地发射超声波,虽然可以消除串扰回波的影响,但是16个超声传感器轮循一次周期较长,降低了采集频率。为了在不降低采集频率的同时消除超声的相互干扰,本系统将16个超声传感器分成A(1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#)和B(2#、4#、6#、8#、10#、12#、14#、16#)两组,因为同一组内的两个超声传感器安装位置相差45°,通过计算可以知道,这种情况下超声传感器同时工作不会产生干扰,因而每一组里的超声传感器同时工作,组与组之间则采用轮循方式工作。这样既可以到很高的采集频率,同时也满足了系统的实时性要求。每组8个超声传感器的ECHO端分别连接到一门电路,然后通过门电路连接DSP的XINT1和XINT2端。XINT1/2引脚电平发生跳变时会产生外部中断,通过I/O口可以知道是哪个或哪几个传感器引起中断。
TMS320LF2407A内部集成了CAN控制器,通过它可以方便地构成CAN控制局域网络。TMS320LF2407A的CANTX和CANRX接口与CAN收发器SN65HVD230相连,通过SN65HVD230连接CAN总线。SN65HVD230是TI公司生产的专门针对240X系列DSP内CAN控制器与物理总线的接口。它的供电电压和TMS320LF2407A一样,仅为3.3V。由于CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性,最高传感速率可达到1Mbps。超声采集板的数据能够快速、可靠地传给中央控制器。
3软件设计
系统软件主要由两部分构成,即超声数据采集与处理模块、CAN总线通讯模块。
3.1多路超声传感器数据采集模块
超声传感器被分为两组,两组循环交替工作。软件设计上采用两个定时器依次工作,分别对两组传感器进行计时。选择定时器的周期比超声传感器探测最大距离所需的渡越时间稍长。在每个定时器周期开始时,触发一组超声传感器同时开始工作。在定时器周期内,每个回波返回,都会触发一次外部中断(XINT1或XINT2中断),在外部中断处理程序内,将超声波返回时间进行纪录,并将相应的超声传感器关闭。外部中断处理程序非常简短,本系统只用了不到20条指令,并且TMS320LF2407A指令执行速度很快,因而即使因进入外部中断处理程序而延误了对后来回波的处理,但这种延误的时间根据计算不大于0.5μs,由此引入的距离误差根据(1)式计算小于83.5×10-6m。可见误差非常小,可以忽略不计。当定时器中断时,对于距离大于最大超声探测范围的,没有相应的时间记录,给它们加上超出测距范围的标志。其它的时钟数据都有记录,根据(1)式计算距离,然后启动下一个定时器工作,并触发下一组超声传感器。本文的超传感器的最大探测距离为3.5m,因而超声波探测的最长时间为20.58ms。所以每个定时器的周期选为20.6ms。图2只画出了一组超声传感器的处理框图,另一组与此相,不再多述。
表1超声测距系统测量值与实际值单位:cm
实际 《基于DSP的多超声测距数据采集处理系统(第2页)》