芯耀
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一、項(xiàng)目名稱(chēng)：
汽車(chē)智能輔助數(shù)據(jù)采集探測(cè)系統(tǒng)
二、項(xiàng)目背景：
現(xiàn)在人們對(duì)生活質(zhì)量的需求越來(lái)越高，尤其是在衣食住行方面，汽車(chē)屬于人們出行中必不可少的一種交通工具之一，隨著汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，智能化和網(wǎng)聯(lián)化成為主要趨勢(shì)。自動(dòng)駕駛、ADAS等技術(shù)的普及，使得車(chē)輛對(duì)環(huán)境和自身狀態(tài)的感知需求大幅增加。智能輔助數(shù)據(jù)采集探測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器和算法實(shí)時(shí)采集并處理數(shù)據(jù)，為駕駛決策提供支持。
三、功能簡(jiǎn)述：
本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的汽車(chē)智能輔助數(shù)據(jù)采集探測(cè)系統(tǒng)采用單片機(jī)——傳感器——執(zhí)行器——通訊模組組合的硬件架構(gòu)，后續(xù)單片機(jī)可以升級(jí)為單板機(jī)（如樹(shù)莓派5，或者其他高性能處理器）這樣可以支持更多的車(chē)機(jī)智能娛樂(lè)方面的需求。
在傳感器方面，采用常用且穩(wěn)定的傳感器模組，比如24G雷達(dá)模組實(shí)現(xiàn)前方障礙檢測(cè)，六軸傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的穩(wěn)定性檢測(cè)，使用環(huán)境傳感器針對(duì)車(chē)部的內(nèi)外環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，保證用戶可以實(shí)時(shí)了解周?chē)沫h(huán)境情況。通過(guò)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)空氣氣囊/車(chē)內(nèi)外燈光的控制；利用cat1通訊模組實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行云端通信，后續(xù)會(huì)擴(kuò)展成將車(chē)輛的狀態(tài)，比如是否穩(wěn)定停車(chē)，車(chē)門(mén)是否正常關(guān)閉，車(chē)輛最后停車(chē)的位置信息等進(jìn)行數(shù)據(jù)推送。
四、硬件介紹：
本次設(shè)計(jì)的主控器暫定采用為STM32F103，傳感器模組中，環(huán)境傳感器采用DS18B20溫度傳感器、MQ2煙霧傳感器、環(huán)境光傳感器；針對(duì)碰撞監(jiān)測(cè)傳感器采用24GHz毫米波雷達(dá)模塊CEM5826-M11（CEM5826-M11利用電磁波多普勒效應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)。通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射出24GHz 電磁波信號(hào)，該電磁波信號(hào)遇到運(yùn)動(dòng)物體時(shí)會(huì)反射回帶有頻偏的24GHz 電磁波信號(hào)，此頻偏即為多普勒頻偏，反射回的信號(hào)被接收天線接收，通過(guò)對(duì)多普勒頻偏及中頻IQ 相位的采集計(jì)算分析可以較為靈敏地探測(cè)出附近的運(yùn)動(dòng)物體以及運(yùn)動(dòng)物體是靠近還是遠(yuǎn)離。當(dāng)探測(cè)到有運(yùn)動(dòng)物體靠近時(shí)VO 輸出高電平，無(wú)運(yùn)動(dòng)物體靠近時(shí)VO 輸出低電平。）在速度傳感器模組方面，采用BMI160六軸加速度+2合1陀螺儀功能，其陀螺儀可以支持實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)輛速度與是否有側(cè)翻的危險(xiǎn)情況發(fā)生。在執(zhí)行器方面，采用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)控制一些需要開(kāi)關(guān)量的設(shè)備，比如空氣氣囊，控制燈光等等。在與外界通訊方面，采用cat1方案，該方案可以很穩(wěn)定的運(yùn)行且成本可觀。并且該cat1模塊支持GNSS定位功能，保證可以獲取車(chē)輛的最后位置信息并回傳至后臺(tái)。
五、方案設(shè)計(jì)：
1、硬件框圖：
2、程序框圖：
六、程序部分代碼：
1、 關(guān)于BMI160傳感器程序部分代碼：
Bsp_Spi_Init();
Bsp_Bmi160_Init();
App_Bmi160_Init();
int8_t fifo_gyro_header_time_data(struct bmi160_dev *dev)
{
int8_t rslt = 0;
//uint16_t index = 0;
struct bmi160_sensor_data accel_data[12]; // 300 bytes / ~7bytes per frame ~ 42 data frames
uint8_t accel_frames_req = 12;
uint8_t accel_index;
/* Declare instances of the sensor data structure to store the parsed FIFO data */
struct bmi160_sensor_data gyro_data[12]; // 300 bytes / ~7bytes per frame ~ 42 data frames
uint8_t gyro_frames_req = 12;
uint8_t gyro_index;
/* Read data from the sensor's FIFO and store it the FIFO buffer,"fifo_buff" */
printf("n USER REQUESTED FIFO LENGTH : %dn",dev->fifo->length);
rslt = bmi160_get_fifo_data(dev);
if (rslt == BMI160_OK) {
printf("n AVAILABLE FIFO LENGTH : %dn",dev->fifo->length);
/* Print the raw FIFO data */
/*for (index = 0; index < dev->fifo->length; index++) {
printf("n FIFO DATA INDEX[%d] = 0x%02x", index,
dev->fifo->data[index]);
}
*/
/* ##################################GYRO DATA######################################### */
/* Parse the FIFO data to extract gyro data from the FIFO buffer */
printf("n REQUESTED GYRO DATA FRAMES : %dn ",gyro_frames_req);
rslt = bmi160_extract_gyro(gyro_data, &gyro_frames_req, dev);
if (rslt == BMI160_OK) {
printf("n AVAILABLE GYRO DATA FRAMES : %dn ",gyro_frames_req);
/* Print the parsed gyro data from the FIFO buffer */
for (gyro_index = 0; gyro_index < gyro_frames_req; gyro_index++) {
printf("nFIFO GYRO FRAME[%d]",gyro_index);
printf("nGYRO X: %.2f°/st Y: %.2f°/st Z: %.2f°/s"
,GYRO_SWITCH_UNIT(gyro_data[gyro_index].x),GYRO_SWITCH_UNIT(gyro_data[gyro_index].y)
,GYRO_SWITCH_UNIT(gyro_data[gyro_index].z));
}
} else {
printf("n Gyro data extraction failed");
}
/* ##################################ACCEL DATA######################################### */
printf("n REQUESTED ACCEL DATA FRAMES : %dn ",accel_frames_req);
rslt = bmi160_extract_accel(accel_data, &accel_frames_req, dev);
if (rslt == BMI160_OK) {
printf("n AVAILABLE ACCEL DATA FRAMES : %dn ",accel_frames_req);
/* Print the parsed accel data from the FIFO buffer */
for (accel_index = 0; accel_index < accel_frames_req; accel_index++) {
printf("nFIFO ACCEL FRAME[%d]",accel_index);
printf("nACCEL X: %.2fg/s t Y: %.2fg/s t Z: %.2fg/s"
,ACCEL_SWITCH_UNIT(accel_data[accel_index].x), ACCEL_SWITCH_UNIT(accel_data[accel_index].y)
,ACCEL_SWITCH_UNIT(accel_data[accel_index].z));
}
} else {
printf("n Accel data extraction failed");
}
} else {
printf("n Reading FIFO data failed");
}
return rslt;
}
2、雷達(dá)部分的程序代碼：
if(Radar_Flag)
{
Radar_Flag = 0;
memcpy(Radar_buf, USART2_RX_BUF, 50);
memset(USART2_RX_BUF, 0, 50);
for(i = 0; i < 50; i++)
{
if(memcmp(Radar_Distance, &Radar_buf[i], 4) == 0)
{
for(j = 0; j < 5; j ++)
{
if(0x0d == Radar_buf[i + 4 + j])
{
switch(j)
{
case 1:
Radar = (Radar_buf[i + 4] - 0x30);
break;
case 2:
Radar = (Radar_buf[i + 4] - 0x30) * 10 + (Radar_buf[i + 5] - 0x30);
break;
case 3:
Radar = (Radar_buf[i + 4] - 0x30) * 100 + (Radar_buf[i + 5] - 0x30) * 10 + (Radar_buf[i + 6] - 0x30);
break;
case 4:
Radar = (Radar_buf[i + 4] - 0x30) * 1000 + (Radar_buf[i + 5] - 0x30) * 100 + (Radar_buf[i + 6] - 0x30) * 10 + (Radar_buf[i + 7] - 0x30);
break;
case 5:
Radar = (Radar_buf[i + 4] - 0x30) * 10000 + (Radar_buf[i + 5] - 0x30) * 1000 + (Radar_buf[i + 6] - 0x30) * 100 + (Radar_buf[i + 8] - 0x30) * 10 + (Radar_buf[i + 9] - 0x30);
break;
}
}
}
if (Radar > 1000) //有人
{
}
else
{
}
}
}
}
七、成品照片：
分別為整體運(yùn)行狀態(tài)，上位機(jī)接收數(shù)據(jù)效果與手動(dòng)控制模式（手動(dòng)控制繼電器的功能）
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
傳給上位機(jī)的數(shù)據(jù)
手動(dòng)控制模式（按鍵控制繼電器）
手動(dòng)模式下關(guān)閉繼電器
參考附件
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