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外观

​

  红外循迹传感器采用TCRT5000红外反射传感器，一种集发射与接收于一体的光电传感器，它由一个红外发光二极管和一个NPN红外光电三极管组成。检测反射距离1mm-25mm适用，传感器特设M3固定安装孔，调节方向与固定方便易用，使用宽电压LM393比较器，信号干净，波形好，驱动能力强，超过15mA。可以应用于机器人避障、机器人进行白线或者黑线的跟踪，可以检测白底中的黑线，也可以检测黑底中的白线，是寻线机器人的必备传感器。

模块来源 ​

规格参数 ​

工作电压：3.3V-5V

检测反射距离：1mm~25mm适用

输出方式: DO接口为数字量输出；AO接口为模拟量输出

读取方式：ADC

管脚数量：4 Pin（2.54mm间距排针）

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【能够实现检测黑线的功能】。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 ​

  TCRT5000 传感器的红外发射二极管不断发射红外线，当发射出的红外线没有被反射回来或被反射回来但强度不够大时，红外接收管一直处于关断状态，此时模块的输出端为高电平，指示二极管一直处于熄灭状态；被检测物体出现在检测范围内时，红外线被反射回来且强度足够大，红外接收管饱和，此时模块的输出端为低电平，指示二极管被点亮。

  其对应的原理图见下图，AO输出为红外循迹传感器直接输出的电压，所以为模拟量；DO为经过LM393进行电压比较后，输出高低电平，所以为数字量。

因此DO引脚可以配置为GPIO的输入模式，AO引脚需要配置为ADC模拟输入模式。

引脚选择 ​

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！！

代码移植 ​

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
# 红外循迹传感器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/Infrared-tracking-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 tracking 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_IRtracking.c ​

c
/*
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 */

#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 "bsp_IRtracking.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

// DO引脚号获取
#define DO_PIN              rt_pin_get("PE.14")
// DO引脚状态读取
#define GET_DO_IN           rt_pin_read(DO_PIN)

static struct rt_adc_device *adc_dev = NULL;

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Infrared_tracking_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 Infrared_tracking_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);

    // 设定DO引脚的模式
    rt_pin_mode(DO_PIN, PIN_MODE_INPUT);

    return RT_EOK;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：Infrared_tracking_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 Infrared_tracking_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ADC的值，并补偿分压电路的衰减
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：读取并补偿后的电压值
 * 作       者：LC
 * 备       注：ADC每个时间
**********************************************************/
int 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

    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        uint32_t temp = rt_adc_read(adc_dev, ADC_CHANNEL);
        if((temp != 0) && (temp < 4096)) // 确保不会把超出量程的数据计算进来
        {
            value += temp;
            valid_count++;
        }

        aicos_mdelay(5); // 延时5ms以允许ADC稳定
    }

    // 如果没有有效的读取，则返回一个错误值
    if(valid_count == 0)
    {
        LOG_E("No valid ADC readings were taken!");
        return RT_ERROR;
    }

    // 计算平均值，考虑到整数除法，先将结果扩大2倍，再进行除法以避免精度损失
    int average = (value * 2) / valid_count;

    // 因为电压通过分压电路衰减为了二分之一，所以需要乘以2来还原
    // 注意：这里乘以2之前已经将value扩大了2倍，所以不需要再次乘以2
    return average;
}


/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_AO_Voltage
 * 函 数 说 明：AO电压值
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：AO电压值
 * 作       者：LC
 * 备       注：
******************************************************************/
float Get_AO_Voltage(int value)
{
    float voltage_calculation = ( VREF_ADC_HSPI / 4095.0 ) * 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_DO_In
 * 函 数 说 明：读取DO引脚的电平状态
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：DO引脚状态
 * 作       者：LC
 * 备       注：无
******************************************************************/
int Get_DO_In(void)
{
    if( GET_DO_IN == 1)
    {
        return 1;
    }

    return 0;
}

bsp_IRtracking.h ​

c
/*
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#ifndef __BSP_IRTRACKING_H__
#define __BSP_IRTRACKING_H__

#include "stdio.h"

int Infrared_tracking_Init(void);
int Infrared_tracking_DeInit(void);
int Get_Value(void);
float Get_AO_Voltage(int value);
int Get_DO_In(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_TRACKING_SENSOR
    bool "USE Infrared tracking 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_TRACKING_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_TRACKING_SENSOR') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
    src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))

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

Return('group')

test_infrared_tracking_sensor.c ​

这个文件定义了一个用于处理红外跟踪传感器的线程，初始化了红外跟踪传感器，并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。

线程的主要任务是周期性地读取红外跟踪传感器的模拟输出（AO）值，并判断是否检测到黑线，将读取到的数据打印到控制台。线程在读取数据时会进行错误检查，并在一定次数的读取后自动结束。通过命令行接口，用户可以启动这个线程来测试红外跟踪传感器的功能。

线程入口函数逻辑

  • 使用一个整型变量adc_value来存储读取的模拟输出（AO）值。
  • 设置读取次数read_num为默认的20次。
  • 在一个循环中，循环次数由read_num决定。
  • 调用Get_Value函数读取传感器的AO值。
  • 打印读取到的AO值和计算出的电压值。
  • 检查数字输出（DO）状态，如果检测到黑线，打印相关信息。
  • 每次读取后，线程会挂起1000毫秒。
  • 当循环次数达到0次时，调用Infrared_tracking_DeInit函数去初始化传感器，并根据操作结果打印成功或错误信息。

红外跟踪传感器启动函数逻辑

创建名为"adc_thread"的线程，入口函数为adc_thread_entry，无参数，设置栈大小、优先级和时间片。 如果线程创建成功，启动线程。

提示

MSH_CMD_EXPORT宏将test_infrared_tracking_sensor函数导出为RT-Thread命令行接口的命令，这样用户可以在RT-Thread的命令行中直接运行infrared tracking test命令来启动红外跟踪传感器的读取。

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_IRtracking.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         20      // 数据读取次数  默认读取20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)
    {
        int adc_value = Get_Value();

        rt_kprintf("\n");

        rt_kprintf("Read AO  = %d\n", adc_value);  // AO数值
        rt_kprintf("Voltage  = %d.%d\n",((int)(Get_AO_Voltage(adc_value)*100))/100,     // 输出电压
                                            ((int)(Get_AO_Voltage(adc_value)*100))%100);

        if(Get_DO_In() == 1)
        {
            rt_kprintf("Identify the black line!!!\n");
        }

        rt_kprintf("\n");

        read_num--;

        rt_thread_mdelay(1000);
    }

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

}


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

    int ret = Infrared_tracking_Init();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [Infrared_tracking_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_tracking_sensor, Infrared tracking 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_tracking_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🚀）

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