基于OpenHarmony系统和小凌派RK2206开发板的避障小车

电子发烧友开源社区 2022-04-21 4653

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描述

1避障小车简介

这是一款基于OpenHarmony系统和小凌派-RK2206开发板的避障小车。同时，小车上搭载了超声波测距模块、舵机模块、红外寻迹模块、直流电机模块。

具体实验成果展示如下：

2避障小车模块介绍

小凌派-RK2206开发板的示意图

小凌派

小凌派配置了一个E53外接拓展口，这是E53接口的原理图：

小凌派

这是E53模块的原理图：

小凌派

1. 直流电机模块

直流电机模块由E53模块上的L9110S驱动芯片进行驱动。L9110S驱动芯片所引出的引脚对应接口的GPIO0_B7、GPIO0_B6,另一块驱动芯片对应GPIO1_D0、GPIO0_A5。我们对相应的GPIO引脚进行初始化并设置为上拉模式。

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

（左右移动查看全部内容）

通过阅读L9110S的芯片手册可以得到以下真值表：

小凌派

通过真值表，我们可以通过对IO口的输出来控制直流电机的正转、反转还有停止：

小凌派

2. 超声波测距模块

超声波测距模块用来计算出模块到前方障碍物的距离。采用IO口TRIG触发测距，给最少10us的高电平信号。模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，同时开定时器计时，当此口变为低电平时就可以读定时器的值，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。

模块Trig对应引脚GPIO_B0，Echo对应引脚GPIO_B1，对这两个引脚进行初始化

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// Echo 超声波传感器PinctrlSet(GPIO0_PB1, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB1);LzGpioSetDir(GPIO0_PB1, LZGPIO_DIR_IN);
// Trig 超声波传感器PinctrlSet(GPIO0_PB0, MUX_FUNC0, PULL_KEEP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PB0);LzGpioSetDir(GPIO0_PB0, LZGPIO_DIR_OUT);LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_LOW);

（左右移动查看全部内容）

触发信号：

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//通过Trig发送触发信号LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_HIGH);HAL_DelayUs(20);LzGpioSetVal(GPIO0_PB0, LZGPIO_LEVEL_LOW);

（左右移动查看全部内容）

获取定时器计数器当前值：

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while (1)    {        LzGpioGetVal(GPIO_8, &value);        //获取上升沿的定时器计数器当前值        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;        }        //获取下降沿的定时器计数器当前值        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;        }    }

（左右移动查看全部内容）

上升沿和下降沿的节拍数差计算距离。其中，系统时钟为40MHz，超声波速度为340米/秒，高电平时间宽度为超声波的往返之和，所以实际距离 = 节拍数差 / 40MHz / 340(米/秒) / 2(往返2次)。具体计算代码如下：

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if (m_echo_info.flag == EECHO_FLAG_CAPTURE_SUCCESS)    {/* 如果是采集成功，则计算距离 */        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;

（左右移动查看全部内容）

3. 舵机模块

舵机模块用来控制超声波测距模块测量左右方向的距离，舵机引脚为GPIO0_B4，对GPIO0_B4进行初始化。

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

（左右移动查看全部内容）

通过模拟PWM波让舵机工作。具体代码如下：

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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);}

（左右移动查看全部内容）

4. 红外寻迹模块

红外寻迹模块，在避障小车中的功能是防止小车意外掉落。红外寻迹模块与小凌派的GPIO0_A2、GPIO0_C4连接，对这两个引脚进行初始化。

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//初始化PA2 红外传感器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 红外传感器PinctrlSet(GPIO0_PC4, MUX_FUNC0, PULL_UP, DRIVE_KEEP);LzGpioInit(GPIO0_PC4);LzGpioSetDir(GPIO0_PC4, LZGPIO_DIR_IN);LzGpioSetVal(GPIO0_PC4, LZGPIO_LEVEL_HIGH);

（左右移动查看全部内容）

3避障小车功能实现

通过小凌派开发板自带的按键启动小车的避障功能

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void car_ Obstacle_avoidance(void){    float m_distance = 0.0;    regress_middle();    /*获取前方物体的距离*/    m_distance = GetDistance();    car_where_to_go(m_distance);    osDelay(20);}

（左右移动查看全部内容）

通过超声波测距模块测量前方距离来判断小车接下来要运动的方向。若距离大于等于20cm继续前进。若距离小于20cm，先停止再后退0.5s,再继续进行测距,再进行判断。通过两个红外寻迹传感器可以防止小车掉落，当红外传感器输出为高电平时，小车就会停止前进，并且重新寻找安全方向。

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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
");    }}

（左右移动查看全部内容）

4心得体会

通过使用OpenHarmony操作系统 + 小凌派-RK2206开发板来控制小车完成距离检测、前进、后退、左转、右转、判断算法等功能，实现了避障小车的基本功能。经过这一次实验测试，加强我个人对OpenHarmony的理解，实在是一次不错的学习体验，特此记录！

原文标题：基于搭载 OpenHarmony 避障小车心得体会

文章出处：【微信公众号：HarmonyOS官方合作社区】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

审核编辑：汤梓红
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jf_71481990 2023-09-29
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