多路并行超声波传感器驱动结构制造技术

本发明专利技术公开了一种多路并行超声波传感器驱动结构，包括：微控制器，其根据超声波传感器所需的驱动信号生成对应的电平状态变化时序序列，其根据每一路超声波传感器的电平状态变化时序序列以及扩展输入输出芯片通信协议要求，生成对应的控制命令序列，并将控制命令序列周期性的发送至扩展输入输出芯片；扩展输入输出芯片，其将微控制器输出的控制命令序列输出至各多路并行超声波传感器。本发明专利技术相对现有技术能减少对MCU引脚资源的占用，能实现多路超声波传感器的输出控制同步，能降低微控制器中央处理单元的计算负荷，节约系统资源，提高处理效率。处理效率。处理效率。

【技术实现步骤摘要】
多路并行超声波传感器驱动结构


[0001]本专利技术涉及汽车智能驾驶领域，特别是涉及一种用于智能驾驶汽车环境感知系统超声波测距功能的多路并行超声波传感器驱动结构。

技术介绍

[0002]近年来汽车智能驾驶技术快速发展，而环境感知是实现智能驾驶的基础。超声波传感器因其制作工艺简单、成本较低、技术成熟等优势，在智能驾驶的环境感知系统中得到广泛应用。
[0003]现有超声波传感器常见采用三线式驱动方式，其中有二路硬线连接超声波传感器的电源和地，另外一路是超声波传感器的信号线，用于超声波传感器接收控制信号以及发送回波信号。
[0004]在使用三线式驱动方式的控制系统中，需要为每一路超声波传感器提供独立的一路控制信号。现有实现方式往往通过微控制器(MCU)的一路控制引脚来控制一路超声波传感器的控制信号，每一路超声波传感器单独控制。然而在智能驾驶应用领域，一个智能驾驶控制系统往往需要十二个以上超声波传感器。为达到较高的功能安全等级，还需要额外分配MCU引脚资源用于对每一路超声波传感器的电源和驱动信号进行监控，由此对MCU引脚的消耗是相当大的。另一方面，在实际使用场景中，多路超声波传感器的驱动信号有同步的需求。比如在一路超声波传感器发送超声波时，在自身会进入接收模式接收回波之外，临近的传感器也进入接收模式以形成单发多收的控制逻辑。

技术实现思路

[0005]在
技术实现思路
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。本专利技术的专利
技术实现思路
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。
[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种能节约微控制器引脚资源，并能够实现多路超声波传感器并行同步输出的驱动结构。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的多路并行超声波传感器驱动结构，包括：
[0008]微控制器，其根据超声波传感器所需的驱动信号生成对应的电平状态变化时序序列，其根据每一路超声波传感器的电平状态变化时序序列以及扩展输入输出芯片通信协议要求，生成对应的控制命令序列，并将控制命令序列周期性的发送至扩展输入输出芯片；
[0009]扩展输入输出芯片，其将微控制器输出的控制命令序列输出至各多路并行超声波传感器。
[0010]可选择的，进一步改进所述的多路并行超声波传感器驱动结构，微控制器为MCU，扩展输入输出芯片为I2C扩展IO芯片。
[0011]可选择的，进一步改进所述的多路并行超声波传感器驱动结构，MCU采用以下方式
生成I2C控制命令序列；
[0012]MCU的DMA模块将存放I2C控制命令序列的数据搬运至I2C通信模块的输出控制寄存器，DMA模块数据搬运模式由定时器模块的周期定时事件触发，MCU的定时器模块根据超声波传感器驱动信号电平变化的最小时间间隔要求配置定时周期，产生周期定时事件触发DMA模块数据搬运功能。
[0013]可选择的，进一步改进所述的多路并行超声波传感器驱动结构，超声波传感器的电平状态变化时序序列如下：
[0014]Ta＝Tm+Td+n*Tx,Tm＝p*T,Td＝T,Tx＝q*T；
[0015]Ta是一个完整的超声波传感器驱动信号周期；Tm是超声波传感器测量命令的驱动信号维持时间，Tm是T的p倍，p为正整数；Td是根据超声波传感器芯片确定的一个驱动信号的高电平时间；Tx是超声波传感器驱动信号值，Tx是T的q倍，q为正整数，信号值0或1对应两种不同的电平变化状态，n个Tx组成不同驱动信号的电平状态变化序列；T是定时器模块产生的与超声波驱动信号时序相匹配的周期定时信号。其中，p、q根据实际工况指定。
[0016]可选择的，进一步改进所述的多路并行超声波传感器驱动结构，I2C控制命令序列根据电平状态的变化和I2C通信协议来生成，其作为驱动超声波传感器所需的发送给I2C扩展IO芯片的通信数据流。
[0017]可选择的，进一步改进所述的多路并行超声波传感器驱动结构，多路并行超声波传感器数量大于等于2。
[0018]可选择的，进一步改进所述的多路并行超声波传感器驱动结构，多路并行超声波传感器数量为8个或12个。
[0019]本专利技术提供的多路并行超声波传感器驱动结构的工作原理如下：
[0020]一、硬件设计方面：
[0021]MCU通过I2C通信的方式连接一个外部I2C扩展IO芯片；
[0022]超声波传感器的信号线与I2C扩展IO芯片的输出引脚连接，由I2C扩展IO芯片的输出电平状态的变化产生超声波传感器所需的驱动信号。
[0023]二、软件设计方面，分为控制命令生成和控制命令发送两个部分。其中控制命令生成的实现机制为：
[0024]根据超声波传感器所需的驱动信号生成对应的电平状态变化的时序序列；
[0025]根据每一路超声波传感器的电平状态变化序列以及I2C通信协议要求，生成对应的I2C控制命令序列；
[0026]控制命令发送的实现机制为：
[0027]配置MCU内部的I2C通信模块，使其能够与外部I2C扩展IO芯片实现正常的I2C通信；
[0028]配置MCU内部的DMA模块，实现将存放I2C控制命令序列的数据搬运到MCU内部I2C通信模块的输出控制寄存器中；与此同时，配置DMA的搬运触发模式为由定时器模块的周期定时事件触发；
[0029]配置MCU内部的定时器模块。根据超声波传感器的驱动信号的电平变化的最小时间间隔要求，配置定时器的定时周期，从而产生周期定时事件触发DMA搬运功能；
[0030]通过以上软件设计，使用MCU内部的I2C通信模块、DMA模块和定时器模块，实现对
多路超声波传感器的驱动信号的多路并行输出控制。该输出过程由定时器的周期定时事件自动触发DMA数据搬运，实现命令发送过程的自动处理。
[0031]参考上述本专利技术的工作原理说明，本领域技术人员知道本专利技术至少能实现以下技术效果；
[0032]1、相对现有技术节约MCU的引脚资源，通过MCU的I2C通信模块传输多路并行超声波传感器的控制命令，使多路并行超声波传感器只需要占用2个MCU引脚，能减少对MCU引脚的占用，只需要有限的MCU引脚资源就能实现对多路超声波的输出控制。
[0033]2、MCU通过发送一次控制命令即可实现对多路超声波传感器的并行输出控制。多路超声波传感器的驱动信号可以实现驱动同步。
[0034]3、通过DMA处理的方式尽可能地降低微控制器中央处理单元的计算负荷，节约系统资源，提高处理效率。
附图说明
[0035]本专利技术附图旨在示出根据本专利技术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，本专利技术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，本专利技术附图不应当被解释为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路并行超声波传感器驱动结构，其特征在于，包括：微控制器，其根据超声波传感器所需的驱动信号生成对应的电平状态变化时序序列，其根据每一路超声波传感器的电平状态变化时序序列以及扩展输入输出芯片通信协议要求，生成对应的控制命令序列，并将控制命令序列周期性的发送至扩展输入输出芯片；扩展输入输出芯片，其将微控制器输出的控制命令序列输出至各多路并行超声波传感器。2.如权利要求1所述的多路并行超声波传感器驱动结构，其特征在于：微控制器为MCU，扩展输入输出芯片为I2C扩展输入输出(IO)芯片。3.如权利要求2所述的多路并行超声波传感器驱动结构，其特征在于：MCU采用以下方式生成I2C控制命令序列；MCU的DMA模块将存放I2C控制命令序列的数据搬运至I2C通信模块的输出控制寄存器，DMA模块数据搬运模式由定时器模块的周期定时事件触发，MCU的定时器模块根据超声波传感器驱动信号电平变化的最小时间间隔要求配置定时周期，产生周期定时事件触发DMA模块数据搬运功能。4.如权利要求2所述的多路并行...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，余卓平，张志峰，杨飞，平新建，
申请(专利权)人：上海创时汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：