发布时间 : 星期四 文章基于超声波倒车雷达系统更新完毕开始阅读
第四章 系统软件设计
4.1 超声波测距原理
超声波脉冲法测距原理：
声波在其传播介质中被定义为纵波.当声波受到尺寸大于其波长的目标物体阻挡时就会发生反射；反射波称为回声.假如声波在介质中传播的速度是已知的，而且声波从声源到达目标然后返回声源的时间可以测量得到，那么就可以计算出从声波到目标的距离.这就是本系统的测量原理.这里声波传播的介质为空气，采用不可见的超声波. 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。 假设室温下声波在空气中的传播速度是335.5m/s，测量得到的声波从声源到达目标然后返回声源的时间是t秒，距离d可以由下列公式计算： 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。 d=33550(cm/s)×t(s)
因为声波经过的距离是声源与目标之间距离的两倍，声源与目标之间的距离应该是d/2.
软件控制脉冲发射、检测回波信号：
模组配套的Demo程序采用的是脉冲测量法，由SPCE061A控制模组发生40KHz的脉冲信号，每次测量发射的脉冲数至少要12个完整的40KHz脉冲.同时发射信号前要打开计数器，进行计时；等计时到达一定值后再开启检测回波信号，以避免余波信号的干扰. 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。 采用外部中断对回波信号进行检测（回波信号送到单片机的为一序列方波脉冲）.接收到回波信号后，马上读取计数器中的数值，此数据即为需要测量的时间差数据.为避免测量数据的误差，Demo程序中对测距数据的处理方法是：每进行一次测距，测量多次，即取得多组数据，经过处理后得到这一次测距值. 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。 4.2 软件架构
本方案的软件系统主要包含下列模块：
1.超声波测距程序：负责超声波测距的控制、结果计算等，另外有部分代码在中断服务程序当中，主要代码在ultrasonic.App.c以及IRQ.c文件. 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。 2.语音播放程序：语音播放控制，主要代码在Speech.h，而语音中断服务程序在isr.asm文件中，但为了使语音播放程序在初始化时不影响用户的其它中断，在isr.asm当中还有一个中断初始化程序. 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。 3.中断程序：主要指IRQ.c文件，包括超声波测距的中断服务代码，以及用于显示刷新的IRQ4中断服务程序. 绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。 4.系统程序：主要指system.c文件，包含系统端口初始化、测量结果处理、以及显示刷新程序.
5.主控程序:负责控制整个系统的工作流程.
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4.3 各模块程序说明 4.3.1 超声波测距程序
1.单次测距控制程序:
超声波测距的功能函数流程图见4-1.用户需要先调用模组接口初始化函数void Initial_ult(void)，再调用该函数unsigned int measure_ult(unsigned int type)即可进行一次测距操作，函数返回值为测量结果.在单次测距函数当中，进入该函数进行测距，都会利用TimerB生成近似40KHz的波形，通过IOB9口输出，而这样的波形输出仅会持续0.5毫秒左右（实际上保证发送出去的40KHz脉冲信号超过二十个以上，具体的时长或个数由测距模式定），然后将TimerB设置为计数器模式，用来计量超声波从发射到接收的时间间隔长度，并启动TimerB的计时；当TimerB计时达到一定值时（具体的时间值由测距模式定）打开EXT1外部中断，等待回波反射的接收.当EXT1外部中断检测到回波信号的脉冲时，会在中断服务程序当中读取TimerB的计数值，并通过全局变量通知单次测距函数已接收到回波信号，以及所读取的当次计数值. 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 每次测量接收到回波信号后，都会对测量的结果进行处理、换算，用户可以根据不同的应用对数据处理部分的程序作适当的调整.其中等待一定时间才开启EXT1外部中断的原因：压电式的电声传感器存在余波干扰，而有部份声波会沿电路板直接传到接收头，经接收电路的放大后，系统就有可能把它误认为是反射回来的回波信号.
瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。
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②EXT1外部中断程序
图4-1 超声波测距子函数流程图
当回波触发控制器的外部中断后，程序会转到EXT1外部中断服务子程序中，读取测量结果，并作数据的初步处理.流程图见：图4.3.2鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。
4.3.3 语音播放程序
图4-2 EXT1外部中断流程图
全方案采用A2000的语音压缩算法，播放A2000格式的语音资源，作为语音提示的功能；为了让系统在语音播放期间，其它的中断能照常工作；因此在每一次语音播放前，进行中断的初始化操作，实际上是利用了SACM语音库当中使用到的一个中断设置变量：R_InterruptStatus.该变量在语音库支持文件：hardware.asm当中定义；每次进行语音播放的初始化操作时，语音库当中会从该变量读取之前用户设置的中断，并以此为基础设置语音库进行语音播放所需要打开的中断.所以，中断的初始化操作，也就是将当前中户的中断设置情况写入变量：R_InterruptStatus当中即可. 栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。 另外，为了防止语音播报过于频繁，本方案采用2Hz时基进行计数，每次播放语音提示前，先判断距离上一次语音提示的播放是否超过3秒（即2Hz中断当中计数6次以上）？如超过则可以进行这次的播放，如果不符合要求，则退出. 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。 图4-3为语音播放程序的流程图：
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图4-3 语音播放程序流程
IRQ5的2Hz中断服务程序当中，对一个用于计数（时）的变量进行累加，以配合语音播放程序当中对两次播放的时间间隔的判断.为了避免出现不断累加，而溢出清零，在中断服务程序当中加入了限制，即当计数的变量计数值大于6（即超过了3秒），则关闭IRQ5的2Hz中断；等待下次播放语音时再打开2Hz中断.2Hz中断服务程序的流程图如图4-4峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。
图4-4 IRQ5的2Hz中断服务程序
语音播放程序还需要在FIQ的TimerA中断当中，调用语音播放的中断服务程序；
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