一种多线程超声波雷达信号采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多线程超声波雷达信号采集装置，属于多线程超声波应用技术领域。本实用新型专利技术包括主MCU、分别与主MCU并列相连的N个次MCU，还包括M路超声波处理电路，及分别与超声波处理电路相连的一个以上的超声波换能器电路，所述超声波处理电路分别与次MCU一一相连，其中，M、N均为正整数，M不大于N。本实用新型专利技术的有益效果为：实现多个超声波换能器的同时工作，提高了超声波测量的反应速度，增加了同一时间内测量结果的同步性。一时间内测量结果的同步性。一时间内测量结果的同步性。

【技术实现步骤摘要】
一种多线程超声波雷达信号采集装置


[0001]本技术涉及一种超声波雷达信号采集技术，尤其涉及一种多线程超声波雷达信号采集装置。

技术介绍

[0002]超声波是一种波长极短的机械波，依赖空气、水下等介质传输，可以应用在测距、探伤等领域；目前超声波主要应用压电换能器来产生和接收超声波，通过电
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机械能
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声波及声波
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机械能
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电能的能量转换路径实现超声波的发射和接收。
[0003]超声波雷达信号在测量距离的时候，以声速进行传播及测量，速度较慢，加上超声波换能器的余震带来的无效信号，整个测量周期较大，且测量周期内，其他电路无法同时收发超声波信号，否则MCU在处理信号时，由于任务优先级的存在，低优先级的信号会被高优先级打断，造成信号丢失进而测距任务失败，这是由MCU的特性决定的，故同一时间只能处理一路超声波信号，对于提高超声波测量和反应速度无能为力。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中超声波发送和接收电路的多线程无法并行处理的问题，本技术提供一种多线程超声波雷达信号采集装置，从而提高超声波测距的反应时间，提高测量数据的同步性。
[0005]本技术包括主MCU、分别与主MCU并列相连的N个次MCU，还包括M路超声波处理电路，及分别与超声波处理电路相连的一个以上的超声波换能器电路，所述超声波处理电路分别与次MCU一一相连，其中，M、N均为正整数，M不大于N。
[0006]本技术作进一步改进，所述主MCU分别通过数据通信线与控制通信线与各个次MCU相连，其中，所述数据通信线用于传输采集的信号，所述控制通信线用于控制各个次MCU的工作状态。
[0007]本技术作进一步改进，所述次MCU包括通过控制通信线与主MCU相连的通信控制引脚，通过数据通信线与主MCU相连的数据通信引脚，及与超声波处理电路相连的信号收发控制引脚。
[0008]本技术作进一步改进，所述超声波换能器电路所述超声波处理电路包括发射电路、接收电路、发射切换开关电路及接收切换开关电路，其中，所述发射切换开关电路的输入端与发射电路的输出端相连，所述发射切换开关电路的输出端分别与超声波换能器电路的各个支路输入端相连，所述接收切换开关电路的输入端分别与超声波换能器电路各个支路的输出端相连，所述接收切换开关电路的输出端与接收电路的输入端相连，所述发射电路的输入端与接收电路的输出端分别与次MCU相连。
[0009]本技术作进一步改进，所述超声波换能器电路包括驱动单元和与驱动单元一端相连的换能器。
[0010]本技术作进一步改进，所述发射切换开关电路为一对多模拟开关，设有至少
与超声波换能器电路支路数量相同的切换脚，所述切换脚与各个支路的接收端一一对应连接，以选择激发超声波的支路，所述一对多模拟开关的控制端与次MCU相连。
[0011]本技术作进一步改进，所述接收切换开关电路为多对一模拟开关，设有至少与超声波换能器电路支路数量相同的切换脚，所述切换脚与各个支路的发送端一一对应连接，以切换接收信号的支路，所述多对一模拟开关的控制端与MCU相连。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果是：通过设置多个次MCU，与主MCU并行连接，及主次MCU的功能划分，多个次MCU的同步工作的应用，可以实现多线程处理，实现多个超声波换能器的同时工作，提高了超声波测量的反应速度，增加了同一时间内测量结果的同步性。同时，对比FPGA方案，不需要专门的FPGA编程及烧录等工作，方案成本大大降低。
[0013]本技术能够解决多路超声波收发对于MCU的IO资源占用过多的问题，并且，通过在超声波处理电路中增加切换开关，使超声波信号的发射电路和接收电路体积和成本均大大降低，并且可以通过扩展切换开关的数量扩展出更多的超声波通道，有利于小型化产品体积，减少产品成本。
附图说明
[0014]图1为本技术结构示意图；
[0015]图2为本技术次MCU电路原理图；
[0016]图3为主MCU与次MCU通过控制通信线与次MCU相连的电路原理图；
[0017]图4为主MCU与次MCU通过数据通信线与次MCU相连的电路原理图；
[0018]图5为超声波处理电路结构示意图；
[0019]图6为一对多模拟开关电路原理图；
[0020]图7为一对多模拟开关内部示意图；
[0021]图8为多对一模拟开关电路原理图；
[0022]图9为多对一模拟开关内部示意图。
实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明。
[0024]如图1所示，本技术包括主MCU、分别与主MCU并列相连的N个次MCU，还包括M路超声波处理电路，及分别与超声波处理电路相连的一个以上的超声波换能器电路，所述超声波处理电路分别与次MCU一一相连，其中，M、N均为正整数，M不大于N。本例以N为6进行举例说明。
[0025]所述主MCU分别通过数据通信线与控制通信线与6个次MCU相连，其中，所述数据通信线用于传输采集的信号，所述控制通信线用于控制各个次MCU的工作状态。
[0026]由于MCU单线程的特性，同一时间单个MCU只能处理一个任务，对多任务实时性无法满足。因此，本例通过设置多个分别与主MCU并行连接的多个次MCU，可以根据任务需求主MCU可以控制6路次MCU作为实时性处理线程，同时，每个次MCU可以根据需要控制多个超声波换能器电路。由主MCU从控制通信总线发出的指令来确保次MCU收到的启动指令的一致性，所有次MCU在收到来自主MCU的指令后，控制超声波换能器同时开始测量工作。
[0027]如图2
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图4所示，U31为其中一个次MCU，所述次MCU U31设有两个通过控制通信线
与主MCU相连的通信控制引脚CONTROL_A、CONTROL_D，通过数据通信线与主MCU相连的数据通信引脚I2C_SCL、I2C_SDA，及与超声波处理电路相连的2组信号收发控制引脚P10
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P11、P32，如果所述超声波换能器电路为更多路，则还可以增设控制脚。
[0028]在需要同时开启某一组超声波测距工作的前提下，由于I2C等总线需要寻址、等待应答、多次发送指令需要时间，如果采用通用总线的方式对开启时间进行控制，则会造成各个超声波换能器工作启动时间不一致，从而造成同一时间的测量距离变成不同时间的测量距离，同步性较差，测量周期变长；本技术采用独立增设的控制通信线来对多个超声波换能器的同步工作进行控制，通信控制引脚CONTROL_A、CONTROL_D连接的两根信号线为由主MCU发出连接所有次MCU的通信控制线，两根线的不同二进制状态代表不同的工作命令，如：00代表空闲状态，01代表次MCU开启测量，10代表次MCU向主MCU发送测量数据等。
[0029]在空闲时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多线程超声波雷达信号采集装置，其特征在于：包括主MCU、分别与主MCU并列相连的N个次MCU，还包括M路超声波处理电路，及分别与超声波处理电路相连的一个以上的超声波换能器电路，所述超声波处理电路分别与次MCU一一相连，其中，M、N均为正整数，M不大于N。2.根据权利要求1所述的多线程超声波雷达信号采集装置，其特征在于：所述主MCU分别通过数据通信线与控制通信线与各个次MCU相连，其中，所述数据通信线用于传输采集的信号，所述控制通信线用于控制各个次MCU的工作状态。3.根据权利要求2所述的多线程超声波雷达信号采集装置，其特征在于：所述次MCU包括通过控制通信线与主MCU相连的通信控制引脚，通过数据通信线与主MCU相连的数据通信引脚，及与超声波处理电路相连的信号收发控制引脚。4.根据权利要求1
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3任一项所述的多线程超声波雷达信号采集装置，其特征在于：所述超声波换能器电路所述超声波处理电路包括发射电路、接收电路、发射切换开关电路及接收切换开关电路，其中，所述发射切换开关电路的输入端与发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁凯利，文智力，徐跃福，刘永来，陈振国，
申请(专利权)人：深圳市翌日科技有限公司，
类型：新型
国别省市：