FPGA之旅

以FPGA为主导,分享一些FPGA知识,同时还会介绍51,32,arm linux编程语言,Qt等其他知识。

FPGA实现超声波测距

0
阅读(1032)

一. 简介

本例为FPGA之旅设计99例中的第十五例,本例将介绍如何使用超声波模块,进行测距。这个模块在智能小车中使用的比较多,使用起来比较方便,仅需四个引脚即可驱动。模块细节如下图,来源于淘宝。


二. 超声波测距方法

image.png


先来了解一下模块的四个引脚

  • VCC:接3.3V - 5V 供电

  • GND:接地

  • Trig:控制超声波进行测距引脚,默认为高电平,当其拉高后,模块启动超声波测距。

  • Echo:用于表示超声波发送到接收到的时间,默认为低电平,高电平表示超声波在空气中传播的时间。


从图中,可以很清

image.png

楚地看到模块的工作原理。



首先,FPGA先将Trig引脚拉高10us,通知模块启动超声波测距。然后模块内部发出8个40khz的脉冲,即发送超声波,这个FPGA是不需要管的。发送完成之后,Echo就拉高,直到接收到返回到的超声波,拉高时间表示离物体的距离。通过下面格式可以转换到CM。

D =(拉高时间 * 声速(340M/S)) /2


除以二是以为从发送到接收,一个来回。


三. 代码实现

通过上面的工作原理图可以看出,状态机一共可以分为以下几个状态


  • 空闲态 :  没有测距请求时,所处的状态

  • trig态   :  当测距请求到来时,所处的状态,这个状态中,会将trig信号拉高

  • echo态:   当trig态结束的时候,转入echo态,这个状态中,将会检测echo信号高电平的持续时间

  • 结束态 :echo信号变为低电平的时候,进入结束态,并且根据echo高电平的持续时间,计算距离


image.png


主要代码是状态的转移以及trig态的计数和echo高电平计数,代码如下。


image.png


这基本上完成了全部驱动代码的编写,模块比较简单,下面通过signal tap抓取一下波形图


image.png


回复 FPGA之旅设计99例之第十五例 获取完整代码

原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/5YYTZtk8WSU25LwgbpiaTw

微信截图_20220708161426.png

电子技术应用专栏作家  FPGA之旅