PDCU超声波控制模块和测距系统的制作方法

pdcu超声波控制模块和测距系统
技术领域
1.本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种pdcu超声波控制模块。本发明还涉及一种pdcu超声波测距系统.


背景技术：

2.近年来汽车智能驾驶技术快速发展，低速自动驾驶场景需要实时获取车辆周边障碍物情况，通过超声波功能来实现测距判断周边障碍物是一种较高可靠性和低成本的方案。
3.tda4芯片是美国ti半导体公司面向新一代智能驾驶应用所推出的智能驾驶芯片，可以提供8tops甚至是更高的深度学习性能。它配有包括cortex a72、cortex r5f、dsp、mma等在内的不同类型处理器，由对应的核或者加速器处理各自擅长的任务，让计算平台的效率得以提高。
4.e524.09芯片是德国elmos公司面向汽车超声泊车辅助系统的新一代超声芯片，芯片还支持stc(灵敏度时间控制)、atg(自动阈值生成)、nftg(近距离阈值生成)和ftc配置近、中、远距离等功能。
5.pdcu(parking domain control unit)控制器是基于tda4芯片推出的全新智能驾驶域控制器的平台，该域控制器平台存在以下问题：
6.1、没有基于pdcu控制器的实现的完整超声波功能软件解决方案。
7.2、pdcu智驾域控制器平台项目迫切需要具备超声波测距功能的能力。


技术实现要素：

8.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
9.本发明要解决的技术问题是提供一种可适用于汽车智能驾驶领域，基于芯片平台tda4的pdcu超声波控制模块。
10.相应的，本发明还提供了一种具有pdcu超声波控制模块的pdcu超声波测距系统。
11.为解决上述技术问题，本发明提供的pdcu超声波控制模块，包括：
12.操作系统任务调度单元task schedule，其用于各个task任务的轮询和调度；
13.gpio驱动单元gpio_drv，其用于gpio的输入和输出，也用于gpio中断输入触发dma事件；
14.dma驱动单元dma_drive，其用于将gpio输入中断触发事件产生的时间值搬运到指定的缓冲器；
15.引脚驱动单元port_drive，其用于口驱动tda4芯片各个引脚端口，将各个引脚映射gpio相关寄存器，其封装了gpio、dma驱动的接口，供给上层调用；
16.超声波驱动单元us_drive，其用于发送超声波命令和配置超声波阈值命令；
17.超声波应用程序单元us_app distance，其根据超声波控制和回波滤波处理，计算距离。
18.可选择的，进一步改进所述的pdcu超声波控制模块，超声波应用程序单元初始化后，将超声波传感器的阈值命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号)传送至超声波芯片elmos524.09；
19.以及，将设置超声波传感器的阈值命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号传送至超声波芯片elmos524.09。
20.可选择的，进一步改进所述的pdcu超声波控制模块，操作系统任务调度单元(task schedule)调度超声波应用程序单元(us_app distance)执行以下测距；
21.发送超声波回波且设置回波接收开启，超声波传感器测距命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号经超声波芯片驱动电路模块(ultrasonic drive circuit)传送至超声波芯片(elmos524.09)后发出超声波；
22.超声波回波经超声波芯片驱动电路模块(ultrasonic drive circuit)发送至gpio驱动单元，由高低电平信号触发中断，dma驱动单元(dma_drive)记录触发终端时间值，并记录在缓冲器，完成回波接收；
23.超声波回波接收完毕后经波滤波处理，通过读取到的回波时间计算根据当前温度计算距离。
24.可选择的，进一步改进所述的pdcu超声波控制模块，其为tda4芯片。
25.为解决上述技术问题，本发明提供一种具有上述-4任意一项所述pdcu超声波控制模块的pdcu超声波测距系统，还包括：
26.多个超声波传感器，其用于通过超声波测距；
27.pdcu超声波控制模块通过spi总线驱动l9026高低边芯片，l9026高低边芯片为超声波芯片elmos524.09供电；
28.超声波芯片驱动电路模块ultrasonic drive circuit，其用于负责转化pdcu超声波控制模块和超声波芯片elmos524.09之间的信号电平转换；
29.专用io线，其为超声波芯片驱动电路模块ultrasonic drive circuit和超声波芯片elmos524.09之间数据传输专用线。
30.可选择的，进一步改进所述的pdcu超声波测距系统，所述多个超声波传感器包括：
31.4个短距离测距超声波传感器布置在车辆前部；
32.4个短距离测距超声波传感器布置在车辆后部；
33.2个长距离测距超声波传感器布置在车辆左侧；
34.2个长距离测距超声波传感器布置在车辆右侧。
35.本发明能提供平台tda4上的pdcu控制器完整的超声波测距功能，超声波工作机制包括：
36.1)tda4芯片上的程序使用gpio引脚通过elmos523.09芯片上的数据传输的专用io线进行通讯，实现通讯协议解码。
37.2)发射超声波的阈值等标定的功能由驱动程序控制elmos524.09芯片来实现。
38.3)通过计算机编程技术手段控制elmos524.09发送超声波，对超声波回波做滤波
处理，通过回波时间计算距离。
39.4)本发明通过软件和硬件结合能实现12路超声波通道的同时测距功能,超声波测距精度达到+1cm。
40.现有技术需要单独开发一个控制器来实现超声波测距功能，将超声波测量到的距离通过can总线发送给pdcu域控制器。而且pdcu域控制器运行泊车算法需要大量且实时性超声波测距数据。单一控制器不仅仅实现超声波测距功能，同时还要快速保证把测距数据编码成can报文数据通过can总线发送给pdcu域控制器。pdcu域控制器需要can报文数据解码成超声波距离信息，然后传递给泊车算法。这样一来一回编码和解码导致超声波距离信息时效性大大降低，导致泊车算法不得不等待超声波距离信息到位才能进行计算。严重影响了自动泊车功能的实现！且方案需要额外开发一个控制器，额外增加开发成本和线束成本。同时占用汽车上宝贵的空间资源。不利于公司在市场推广pdcu域控制器。
41.本发明在pduc域控制器中主控芯片tda4中单独使用arm r5核来实现超声波测距功能，r5核直接获取超声波信号后，通过运行超声波测距算法，计算出超声波距离信息直接拷贝到共享ram。泊车算法直接从共享ram中直接获取超声波距离信息。间接实现了零拷贝。解决了泊车算法对超声波测距信息的实时性的要求，保证了泊车算法实时判断车辆障碍物情况等信息能快速实现最佳泊车路径等功能。同时提高了可靠性，降低了开发成本，提高了pdcu域控制的产品竞争力。
附图说明
42.本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
43.图1是超声波传感器布置示意图。
44.图2是pdcu超声波测距系统架构示意图一。
45.图3是pdcu超声波测距系统架构示意图二。
46.图4是pdcu超声波测距系统处理流程示意图一。
47.图5是pdcu超声波测距系统处理流程示意图二。
48.附图标记说明
49.fr pdc、fmr pdc、fml pdc和fl pdc是车辆前部4个短距离测距超声波传感器；
50.frs apa和rrs apa是车辆右侧2个长距离测距超声波传感器；
51.fls apa和rls apa是车辆左侧2个长距离测距超声波传感器；
52.rr pdc、rmr pdc、rml pdc和rl pdc是车辆前部4个短距离测距超声波传感器。
具体实施方式
53.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有
背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
54.第一实施例；
55.本发明提供一种pdcu超声波控制模块，其特征在于，包括：
56.操作系统任务调度单元task schedule，其用于各个task任务的轮询和调度；
57.gpio驱动单元gpio_drv，其用于gpio的输入和输出，也用于gpio中断输入触发dma事件；
58.dma驱动单元dma_drive，其用于将gpio输入中断触发事件产生的时间值搬运到指定的缓冲器；
59.引脚驱动单元port_drive，其用于口驱动tda4芯片各个引脚端口，将各个引脚映射gpio相关寄存器，其封装了gpio、dma驱动的接口，供给上层调用；
60.超声波驱动单元us_drive，其用于发送超声波命令和配置超声波阈值命令；
61.超声波应用程序单元us_app distance，其根据超声波控制和回波滤波处理，计算距离。
62.第二实施例；
63.本发明提供一种pdcu超声波控制模块，其特征在于，包括：
64.操作系统任务调度单元task schedule，其用于各个task任务的轮询和调度；
65.gpio驱动单元gpio_drv，其用于gpio的输入和输出，也用于gpio中断输入触发dma事件；
66.dma驱动单元dma_drive，其用于将gpio输入中断触发事件产生的时间值搬运到指定的缓冲器；
67.引脚驱动单元port_drive，其用于口驱动tda4芯片各个引脚端口，将各个引脚映射gpio相关寄存器，其封装了gpio、dma驱动的接口，供给上层调用；
68.超声波驱动单元us_drive，其用于发送超声波命令和配置超声波阈值命令；
69.超声波应用程序单元us_app distance，其根据超声波控制和回波滤波处理，计算距离。
70.其中，超声波应用程序单元初始化后，将超声波传感器的阈值命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号传送至超声波芯片elmos524.09；
71.以及，将设置超声波传感器的阈值命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号传送至超声波芯片elmos524.09。
72.可选择的，进一步改进上述第二实施例，操作系统任务调度单元(task schedule)调度超声波应用程序单元(us_app distance)执行以下测距；
73.发送超声波回波且设置回波接收开启，超声波传感器测距命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号经超声波芯片驱动电路模块(ultrasonic drive circuit)传送至超声波芯片(elmos524.09)后发出超声波；
74.超声波回波经超声波芯片驱动电路模块(ultrasonic drive circuit)发送至
gpio驱动单元，由高低电平信号触发中断，dma驱动单元(dma_drive)记录触发终端时间值，并记录在缓冲器，完成回波接收；
75.超声波回波接收完毕后经波滤波处理，通过读取到的回波时间计算根据当前温度计算距离。
76.该pdcu超声波控制模块能采用tda4芯片。
77.第三实施例；
78.参考图1-图3所示，本发明提供一种上述第一实施例或第二实施例任意一项所述pdcu超声波控制模块的pdcu超声波测距系统，还包括：
79.4个短距离测距超声波传感器布置在车辆前部；
80.4个短距离测距超声波传感器布置在车辆后部；
81.2个长距离测距超声波传感器布置在车辆左侧；
82.2个长距离测距超声波传感器布置在车辆右侧；
83.操作系统任务调度单元task schedule，其用于各个task任务的轮询和调度；
84.gpio驱动单元gpio_drv，其用于gpio的输入和输出，也用于gpio中断输入触发dma事件；
85.dma驱动单元dma_drive，其用于将gpio输入中断触发事件产生的时间值搬运到指定的缓冲器；
86.引脚驱动单元port_drive，其用于口驱动tda4芯片各个引脚端口，将各个引脚映射gpio相关寄存器，其封装了gpio、dma驱动的接口，供给上层调用；
87.超声波驱动单元us_drive，其用于发送超声波命令和配置超声波阈值命令；
88.超声波应用程序单元us_app distance，其根据超声波控制和回波滤波处理，计算距离；
89.超声波应用程序单元初始化后，将超声波传感器的阈值命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号传送至超声波芯片elmos524.09；
90.以及，将设置超声波传感器的阈值命令通过gpio驱动单元解码为高低电平信号传送至超声波芯片elmos524.09；
91.pdcu超声波控制模块采用tda4芯片，运行实时操作系统，由实时操作系统运行超声波驱动和测距应用程序，通过spi总线驱动l9026高低边芯片，l9026高低边芯片为超声波芯片elmos524.09供电；
92.tda4 hardware(main r5f)是硬件层，rtos是实时操作系统，由ti公司免费提供；
93.超声波芯片驱动电路模块ultrasonic drive circuit，其用于负责转化pdcu超声波控制模块和超声波芯片elmos524.09之间的信号电平转换；
94.专用io线，其为超声波芯片驱动电路模块ultrasonic drive circuit和超声波芯片elmos524.09之间数据传输专用线。
95.本实施例，软件控制部分初流程参考图4所示，操作系统任务调度单元(task schedule)的调度过程参考图5所示；
96.操作系统任务调度单元(task schedule)调度超声波应用程序单元(us_app distance)执行以下测距；
97.发送超声波回波且设置回波接收开启，超声波传感器测距命令通过gpio驱动单元
解码为高低电平信号经超声波芯片驱动电路模块(ultrasonic drive circuit)传送至超声波芯片(elmos524.09)后发出超声波；
98.超声波回波经超声波芯片驱动电路模块(ultrasonic drive circuit)发送至gpio驱动单元，由高低电平信号触发中断，dma驱动单元(dma_drive)记录触发终端时间值，并记录在缓冲器，完成回波接收；
99.超声波回波接收完毕后经波滤波处理，通过读取到的回波时间计算根据当前温度计算距离。
100.除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
101.以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。