基于OpenHarmony系統(tǒng)和小凌派RK2206開發(fā)板的避障小車

1避障小車簡(jiǎn)介

這是一款基于OpenHarmony系統(tǒng)和小凌派-RK2206開發(fā)板的避障小車。同時(shí)，小車上搭載了超聲波測(cè)距模塊、舵機(jī)模塊、紅外尋跡模塊、直流電機(jī)模塊。

具體實(shí)驗(yàn)成果展示如下：

2避障小車模塊介紹

小凌派-RK2206開發(fā)板的示意圖

小凌派配置了一個(gè)E53外接拓展口，這是E53接口的原理圖：

這是E53模塊的原理圖：

1. 直流電機(jī)模塊

直流電機(jī)模塊由E53模塊上的L9110S驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。L9110S驅(qū)動(dòng)芯片所引出的引腳對(duì)應(yīng)接口的GPIO0_B7、GPIO0_B6,另一塊驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)應(yīng)GPIO1_D0、GPIO0_A5。我們對(duì)相應(yīng)的GPIO引腳進(jìn)行初始化并設(shè)置為上拉模式。

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

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通過(guò)閱讀L9110S的芯片手冊(cè)可以得到以下真值表：

通過(guò)真值表，我們可以通過(guò)對(duì)IO口的輸出來(lái)控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)還有停止：

2. 超聲波測(cè)距模塊

超聲波測(cè)距模塊用來(lái)計(jì)算出模塊到前方障礙物的距離。采用IO口TRIG觸發(fā)測(cè)距，給最少10us的高電平信號(hào)。模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40khz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過(guò)IO口ECHO輸出一個(gè)高電平，同時(shí)開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)此口變?yōu)榈碗娖綍r(shí)就可以讀定時(shí)器的值，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。

模塊Trig對(duì)應(yīng)引腳GPIO_B0，Echo對(duì)應(yīng)引腳GPIO_B1，對(duì)這兩個(gè)引腳進(jìn)行初始化

// Echo 超聲波傳感器PinctrlSet(GPIO0_PB1, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB1);LzGpioSetDir(GPIO0_PB1, LZGPIO_DIR_IN);
// Trig 超聲波傳感器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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觸發(fā)信號(hào)：

//通過(guò)Trig發(fā)送觸發(fā)信號(hào)LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_HIGH);HAL_DelayUs(20);LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_LOW);

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獲取定時(shí)器計(jì)數(shù)器當(dāng)前值：

while (1)  {    LzGpioGetVal(GPIO_8, &value);    //獲取上升沿的定時(shí)器計(jì)數(shù)器當(dāng)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;    }    //獲取下降沿的定時(shí)器計(jì)數(shù)器當(dāng)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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上升沿和下降沿的節(jié)拍數(shù)差計(jì)算距離。其中，系統(tǒng)時(shí)鐘為40MHz，超聲波速度為340米/秒，高電平時(shí)間寬度為超聲波的往返之和，所以實(shí)際距離 = 節(jié)拍數(shù)差 / 40MHz / 340(米/秒) / 2(往返2次)。具體計(jì)算代碼如下：

if (m_echo_info.flag == EECHO_FLAG_CAPTURE_SUCCESS)  {/* 如果是采集成功，則計(jì)算距離 */    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. 舵機(jī)模塊

舵機(jī)模塊用來(lái)控制超聲波測(cè)距模塊測(cè)量左右方向的距離，舵機(jī)引腳為GPIO0_B4，對(duì)GPIO0_B4進(jìn)行初始化。

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

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通過(guò)模擬PWM波讓舵機(jī)工作。具體代碼如下：

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. 紅外尋跡模塊

紅外尋跡模塊，在避障小車中的功能是防止小車意外掉落。紅外尋跡模塊與小凌派的GPIO0_A2、GPIO0_C4連接，對(duì)這兩個(gè)引腳進(jìn)行初始化。

//初始化PA2 紅外傳感器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 紅外傳感器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避障小車功能實(shí)現(xiàn)

通過(guò)小凌派開發(fā)板自帶的按鍵啟動(dòng)小車的避障功能

void car_ Obstacle_avoidance(void){  float m_distance = 0.0;  regress_middle();  /*獲取前方物體的距離*/  m_distance = GetDistance();  car_where_to_go(m_distance);  osDelay(20);}

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通過(guò)超聲波測(cè)距模塊測(cè)量前方距離來(lái)判斷小車接下來(lái)要運(yùn)動(dòng)的方向。若距離大于等于20cm繼續(xù)前進(jìn)。若距離小于20cm，先停止再后退0.5s,再繼續(xù)進(jìn)行測(cè)距,再進(jìn)行判斷。通過(guò)兩個(gè)紅外尋跡傳感器可以防止小車掉落，當(dāng)紅外傳感器輸出為高電平時(shí)，小車就會(huì)停止前進(jìn)，并且重新尋找安全方向。

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心得體會(huì)

通過(guò)使用OpenHarmony操作系統(tǒng) + 小凌派-RK2206開發(fā)板來(lái)控制小車完成距離檢測(cè)、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、判斷算法等功能，實(shí)現(xiàn)了避障小車的基本功能。經(jīng)過(guò)這一次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，加強(qiáng)我個(gè)人對(duì)OpenHarmony的理解，實(shí)在是一次不錯(cuò)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，特此記錄！

原文標(biāo)題：基于搭載 OpenHarmony 避障小車心得體會(huì)