简体中文

English

简体中文

English

外观

​

  GP2Y0A02YKOF是夏普的一款距离测量传感器模块。它由PSD(position sensitive detector)和IRED(infrared emitting diode)以及信号处理电路三部分组成。由于采用了三角测量方法,被测物体的材质、环境温度以及测量时间都不会影响传感器的测量精度。传感器输出电压值对应探测的距离。通过测量电压值就可以得出所探测物体的距离,所以这款传感器可以用于距离测量、避障等场合。

模块来源 ​

规格参数 ​

工作电压：3.3-5V

工作电流：33MA

模块尺寸：37 x 21.6mm

输出方式: 模拟量输出

读取方式：ADC

管脚数量：3 Pin

以上信息见厂家资料文件

移植过程 ​

我们的目标是将例程移植至开发板上【能够判断前方障碍物的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

查看资料 ​

  红外测距传感器的输出是非线性的。每个型号的输出曲线都不同。所以，在实际使用前，最好能对所使用的传感器进行一下校正。对每个型号的传感器创建一张曲线图，以便在实际使用中获得真实有效的测量数据。下图是测距距离为20-150CM型号的输出曲线图。

  从上图中，可以看到，当被探测物体的距离小于大约 15cm 的时候，输出电压急剧下降，也就是说从电压读数来看，物体的距离应该是越来越远了。但是实际上并不是这样的，想象一下，你的机器人本来正在慢慢的 靠近障碍物，突然发现障碍物消失了，一般来说，你的控制程序会让你的机器人以全速移动，结果是，"砰"的一声。当然了，解决这个方法也不是没有，这里有个小技巧。只需要改变一下传感器的安装位置，使它到机器人的外围的距离大于最小探测距离就可以了。

  红外测距传感器的输出数据线是通过电压的变化来确定距离，我们可以使用ADC功能获取传感器的电压变化，将其转换为实际距离即可。电压距离转换公式见官方代码库链接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR找到我们20-150CM型号的传感器，在下方有换算公式。

代码移植 ​

这里选择的引脚见引脚接线表

☠ 特别注意

我们的芯片是 D133EBS 它的ADC参考电压是2.5V， 最高只能读到2.5V（也就是输入3.3V它显示出来的也是2.5V） ，所以我们需要在外面给它进行分压，将模块输出的最高3.3V电压分压成最高1.65V，然后在程序中将ADC读到的数据乘2得到真实的数据。

进行分压会损失一定的精度，但这是必要的！

分压计算公式：

原理图结构：

根据计算公式，我们可以算出来分压之后的电压为模块AO引脚输出的一半！！

下载为大家准备的驱动代码文件夹，复制到自己工程中\luban-lite\application\rt-thread\helloworld\user-bsp文件夹下

驱动代码文件夹下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->模块移植资料下载 里面的该章节压缩包中。

提示

如果未找到 user-bsp 这个文件夹，说明你未进行模块移植的前置操作。请转移到手册使用必要操作（点击跳转）中进行必要的配置操作！！！

接下来打开自己的工程，开始修改Kconfig文件。

1、在 VSCode 中打开 application\rt-thread\helloworld\Kconfig 文件

2、在该文件的 #endif 前面添加该模块的 Kconfig路径语句

shell
# 红外测距传感器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/infrared-distance-sensor/Kconfig"

添加完成之后：

1、我们 双击 luban-lite 文件夹下的 win_env.bat 脚本打开env工具：

2、输入以下命令列出所有可用的默认配置：

shell
scons --list-def

3、选择 d13x_JLC_rt-thread_helloworld 这个配置！这个是我们衡山派开发板的默认配置！输入以下命令即可：

shell
scons --apply-def=7

或者

shell
scons --apply-def=d13x_JLC_rt-thread_helloworld_defconfig

这两个命令作用是一样的，一个是 文件名 ，一个是 编号 ！！！

4、输入以下命令进入menuconfig菜单

shell
scons --menuconfig

进入以下界面：

5、选中 Porting code using the LCKFB module

按 Y 选中

按 N 取消选中

方向键 左右 调整 最下面菜单的选项

方向键 上下 调整 列表的选项

回车 执行最下面菜单的选项

6、回车进入 Porting code using the LCKFB module 菜单

7、按方向键 上下 选中 USE Infrared distance sensor 后按 Y 键，看到前面括号中出现一个 * 号，就可以下一步了。

8、按方向键 左右 选中 <Save> 然后一路回车，然后 退出 即可

编译 ​

我们 保存并退出menuconfig菜单 之后，输入以下命令进行编译：

shell
scons

或

shell
scons -j16

-j 用来选择参与编译的核心数: 我这里是选择16

大家可以根据自己的电脑来选择

核心越多编译越快

如果写的数量高于电脑本身，那么就自动按照最高可用的来运行！

镜像烧录 ​

编译完成之后会在 \luban-lite\output\d13x_JLC_rt-thread_helloworld\images 文件夹下生成一个 d13x_JLC_v1.0.0.img 镜像文件！

然后我们烧录镜像，具体的教程请查看：镜像烧录（点击跳转🚀）

到这里完成了，请移步到 最后一节 进行移植验证。

工程代码解析 ​

bsp_IRdistance.c ​

c
/*
 * 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
 * 开发板官网：www.lckfb.com
 * 文档网站：wiki.lckfb.com
 * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
 * 嘉立创社区问答：https://www.jlc-bbs.com/lckfb
 * 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
 * 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
 */

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "hal_adcim.h"
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_log.h"
#include "hal_gpai.h"
#include <stdio.h>
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "math.h"
#include "bsp_IRdistance.h"

// adc设备名称
#define ADC_DEVICE_NAME     "gpai"
// adc通道
#define ADC_CHANNEL         6
// 电压基准
#define VREF_ADC_HSPI       2.5

static struct rt_adc_device *adc_dev = NULL;

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：IRdistance_Init
 * 函 数 功 能：初始化ADC
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
int IRdistance_Init(void)
{
    // 获取设备句柄
    adc_dev = (struct rt_adc_device *)rt_device_find(ADC_DEVICE_NAME);
    if (adc_dev == RT_NULL)
    {
        LOG_E("Failed to open %s device", ADC_DEVICE_NAME);
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return RT_ERROR;
    }

    // 使能adc通道
    int ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_CHANNEL);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [rt_adc_enable] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return RT_ERROR;
    }

    aicos_mdelay(200);

    return RT_EOK;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：IRdistance_DeInit
 * 函 数 功 能：清除ADC初始化
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
int IRdistance_DeInit(void)
{
    int ret = rt_adc_disable(adc_dev, ADC_CHANNEL);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [rt_adc_disable] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Get_Value
 * 函 数 功 能：获得某个通道的值
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：读取的电压
 * 作       者：LC
 * 备       注：ADC每个时间
**********************************************************/
float Get_Value(void)
{
    int value = 0; // 累计读取的数据
    int count = 5; // 采集次数
    int valid_count = 0; // 有效读取次数
    int return_Value = 0; // 分压之后还原的数据
    float voltage_calculation = 0.0; // 电压计算缓存区

    while(count--)
    {
        uint32_t temp = rt_adc_read(adc_dev, ADC_CHANNEL);
        if((temp != 0) && (temp < 4096)) // 确保不会把校验数据计算进来
        {
            // rt_kprintf("[%d]adc temp = [%d]\n",valid_count+1,temp);

            value += temp;
            valid_count++;
        }

        aicos_mdelay(5); // 延时5ms
    }

    // 如果没有有效的读取，则返回0或者错误代码
    if(valid_count == 0)
    {
        return 0; // 或者可以返回一个错误代码
    }

    return_Value = value / valid_count; // 计算平均值

    voltage_calculation = ( VREF_ADC_HSPI / 4095.0 ) * return_Value; // 换算成电压

    // 返回电压值
    // 因为电压分压为了二分之一所以需要还原
    return voltage_calculation * 2;
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_IRdistance_Distance
 * 函 数 说 明：计算红外测距的测量距离
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：返回测量距离
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
float Get_IRdistance_Distance(void)
{
    float Distance  = 0;
    float adc_value = Get_Value();

    // rt_kprintf("adc_value = %d.%d\n", ((int)(adc_value*100))/100, ((int)(adc_value*100))%100);

    /*
        根据官方代码库链接：https://github.com/zoubworldArduino/ZSharpIR

        得到距离换算公式：
        【GP2Y0A02YK0F：Using MS Excel, we can calculate function (For distance > 15cm) :

        Distance = 60.374 X POW(Volt , -1.16)】
    */

    Distance = 60.374 * pow(adc_value,-1.16);

    return Distance;
}

bsp_IRdistance.h ​

c
/*
 * 立创开发板软硬件资料与相关扩展板软硬件资料官网全部开源
 * 开发板官网：www.lckfb.com
 * 文档网站：wiki.lckfb.com
 * 技术支持常驻论坛，任何技术问题欢迎随时交流学习
 * 嘉立创社区问答：https://www.jlc-bbs.com/lckfb
 * 关注bilibili账号：【立创开发板】，掌握我们的最新动态！
 * 不靠卖板赚钱，以培养中国工程师为己任
 */
#ifndef __BSP_IRDISTANCE_H__
#define __BSP_IRDISTANCE_H__

#include "stdio.h"

int IRdistance_Init(void);
int IRdistance_DeInit(void);
float Get_IRdistance_Distance(void);

#endif

Kconfig ​

这个是一个menuconfig中的选项，如果在菜单中选中该选项，就会在rtconfig.h中定义一个语句，用来if判断条件编译之类的。

c

config LCKFB_INFRARED_DISTANCE_SENSOR
    bool "USE Infrared distance sensor"
    select AIC_USING_GPAI
    select AIC_USING_GPAI6
    default n
    help
        More information is available at: https://wiki.lckfb.com/

SConscript ​

自动化构建文件，如果定义了 LCKFB_INFRARED_DISTANCE_SENSOR 和 USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE 就自动编译当前目录下的文件！！

c

Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
import rtconfig
from building import *

cwd = GetCurrentDir()
CPPPATH = [cwd]
src = []


if GetDepend('LCKFB_INFRARED_DISTANCE_SENSOR') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
    src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))

group = DefineGroup('lckfb-infrared-distance-sensor', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)

Return('group')

test_infrared_distance.c ​

这个文件定义了一个红外距离传感器处理的线程，初始化了红外距离传感器的硬件抽象层，并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。

线程的主要任务是读取红外距离传感器的距离数据，并打印到控制台。读取操作会执行预设的次数（默认为10次），每次读取后会暂停1秒钟。读取完成后，线程将执行传感器的去初始化操作，并打印相应的状态信息。

c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_IRdistance.h"

#define THREAD_PRIORITY         25      // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE       4096    // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE        20      // 时间片

#define THREAD_READ_NUM         10      // 数据读取次数  默认读取10次

static rt_thread_t adc_thread = RT_NULL; // 线程控制块

// 读取次数
static int read_num = THREAD_READ_NUM;

// 线程入口函数
static void adc_thread_entry(void *param)
{
    while(read_num > 0)
    {
        uint32_t value = Get_IRdistance_Distance() * 100;

        rt_kprintf("\n");

        rt_kprintf("Distance = %d.%02dCM\n", value/100, value%100);

        rt_kprintf("\n");

        read_num--;

        rt_thread_mdelay(1000);
    }

    int ret = IRdistance_DeInit();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [IRdistance_DeInit] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);
    }
    else
    {
        rt_kprintf("\nIRdistance_DeInit successful!!!\n");
    }

}


static void test_infrared_distance_sensor(int argc, char **argv)
{
    read_num = THREAD_READ_NUM;

    int ret = IRdistance_Init();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [IRdistance_Init] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return;
    }

    /* 创建线程，名称是 adc_thread，入口是 adc_thread_entry */
    adc_thread = rt_thread_create("adc_thread",
                            adc_thread_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);

    /* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (adc_thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(adc_thread);
}

// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_infrared_distance_sensor, infrared distance sensor test);

线程入口函数逻辑

  • 使用全局变量 read_num 控制读取次数。
  • 在一个循环中，读取红外距离传感器的距离数据。
  • 将读取的距离值转换为以厘米为单位的整数和两位小数，并打印到控制台。
  • 每次读取后，read_num 减1，并延时1000毫秒。
  • 当读取次数耗尽后，执行传感器的去初始化操作。
  • 如果去初始化操作失败，打印错误信息，包括文件名和行号。
  • 如果去初始化操作成功，打印成功信息。

test_infrared_distance_sensor 函数逻辑

  • 将读取次数重置为默认值 THREAD_READ_NUM。
  • 初始化红外距离传感器，如果初始化失败，打印错误信息并返回。
  • 创建并启动线程 adc_thread，该线程将执行 adc_thread_entry 函数。

注意

MSH_CMD_EXPORT 宏用于将 test_infrared_distance_sensor 函数导出为一个可以在命令行接口中使用的命令，用户可以通过命令行来测试红外距离传感器。

c

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_IRdistance.h"

#define THREAD_PRIORITY         25      // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE       4096    // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE        20      // 时间片

#define THREAD_READ_NUM         10      // 数据读取次数  默认读取10次

static rt_thread_t adc_thread = RT_NULL; // 线程控制块

// 读取次数
static int read_num = THREAD_READ_NUM;

// 线程入口函数
static void adc_thread_entry(void *param)
{
    while(read_num > 0)
    {
        uint32_t value = Get_IRdistance_Distance() * 100;

        rt_kprintf("\n");

        rt_kprintf("Distance = %d.%02dCM\n", value/100, value%100);

        rt_kprintf("\n");

        read_num--;

        aicos_mdelay(1000);
    }

    int ret = IRdistance_DeInit();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [IRdistance_DeInit] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);
    }
    else
    {
        rt_kprintf("\nIRdistance_DeInit successful!!!\n");
    }

}


static void test_infrared_distance_sensor(int argc, char **argv)
{
    read_num = THREAD_READ_NUM;

    int ret = IRdistance_Init();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [IRdistance_Init] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return;
    }

    /* 创建线程，名称是 adc_thread，入口是 adc_thread_entry */
    adc_thread = rt_thread_create("adc_thread",
                            adc_thread_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);

    /* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (adc_thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(adc_thread);
}

// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_infrared_distance_sensor, infrared distance sensor test);

移植验证 ​

我们使用串口调试，将 USB转TTL模块 连接到衡山派开发板上面！！

具体的教程查看：串口调试（点击跳转🚀）

串口波特率默认为115200

我们在输入下面的命令运行该模块的线程：

输入的时候按下TAB键会进行命令补全！！

shell
test_infrared_distance_sensor

模块上电效果：

模块代码下载 ​

链接：下载中心->模块移植代码下载（点击跳转🚀）

本页面更新于: