隨著汽車(chē)普及率的逐年增加，消費(fèi)者在將汽車(chē)作為交通運(yùn)輸工具的同時(shí)，對(duì)汽車(chē)配置有了更多的要求，尤其是對(duì)安全性提出了更高的要求。對(duì)于很多司機(jī)尤其是新手來(lái)說(shuō)，倒車(chē)無(wú)疑是件非常頭痛的事，倒車(chē)?yán)走_(dá)正好可以幫司機(jī)解決這個(gè)難題，因此越來(lái)越多的商家看好這個(gè)市場(chǎng)。
從目前市場(chǎng)情況看，國(guó)內(nèi)倒車(chē)?yán)走_(dá)生產(chǎn)廠家都是使用單片機(jī)控制方案，缺乏單芯片方案，如果能用單芯片實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能，對(duì)倒車(chē)?yán)走_(dá)生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，不僅能降低開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本，對(duì)整機(jī)的可靠性也會(huì)有很大提高。目前成都國(guó)騰微電子有限公司推出了一款倒車(chē)?yán)走_(dá)主控芯片——GM3101，與傳統(tǒng)方案相比，它將信號(hào)處理電路和單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)都集成在芯片內(nèi)，用戶幾乎無(wú)需調(diào)試就可以推出整機(jī)方案，大大縮短了用戶的開(kāi)發(fā)周期和人力成本，也降低了倒車(chē)?yán)走_(dá)的技術(shù)門(mén)檻。
主控芯片GM3101的功能特性
倒車(chē)?yán)走_(dá)主控芯片GM3101的主要性能參數(shù)為：工作溫度為-40℃~+85℃；電源電壓為5V；檢測(cè)范圍為0.3~3.95米，檢測(cè)精度為0.05米；報(bào)警輸出周期為150.4ms。4個(gè)探頭輪流采樣一次輸出一次報(bào)警數(shù)據(jù)，它采用雙線差分方式輸出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)包括：各探頭檢測(cè)到的障礙物距離危險(xiǎn)等級(jí)信號(hào)、最近障礙物方位信號(hào)、最近障礙物距離信號(hào)及附加消息。與傳統(tǒng)的單片機(jī)方案相比較，其優(yōu)勢(shì)還在于：防聲波衍射誤報(bào)處理，提高報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確性；環(huán)境適應(yīng)功能，提高報(bào)警功能的實(shí)用性；智能識(shí)別功能，可以忽略小物體，防止誤報(bào)警。GM3101的內(nèi)部框圖如圖1所示。
從圖1可以看出，該芯片集成了信號(hào)處理部分和測(cè)距運(yùn)算部分。當(dāng)芯片接通電源后，探頭驅(qū)動(dòng)引腳向超聲波探頭發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)超聲波探頭發(fā)出超聲波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送完畢后，芯片等待信號(hào)返回。探頭接收到超聲波信號(hào)后，將信號(hào)送入芯片，進(jìn)行信號(hào)放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換處理，記錄信號(hào)發(fā)送和接收的時(shí)間差，根據(jù)此時(shí)間差計(jì)算障礙物距離，并輸出報(bào)警信號(hào)。超聲波探頭驅(qū)動(dòng)采用分時(shí)順序的驅(qū)動(dòng)方式，即依次對(duì)4個(gè)探頭輪流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，一個(gè)探頭的工作周期內(nèi)要包括發(fā)送和接收兩種操作。4個(gè)探頭檢測(cè)完成構(gòu)成一個(gè)檢測(cè)周期。若前一探頭在本工作周期內(nèi)沒(méi)有接收到返回的超聲波信號(hào)，則芯片也轉(zhuǎn)入控制下一個(gè)探頭的工作。
余振處理及增益控制
1. 余振的處理
倒車(chē)?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，余振的消除是一個(gè)讓人頭痛的問(wèn)題，由于目前倒車(chē)?yán)走_(dá)采用的探頭都是壓電陶瓷探頭，所以當(dāng)探頭對(duì)外發(fā)出16個(gè)超聲波的同時(shí)，其自身的反射也會(huì)產(chǎn)生一部分余振，余振的信號(hào)幅度由大到小變化。由于用戶使用的探頭不一致，余振時(shí)間也不相同，一般來(lái)說(shuō)，余振時(shí)間為1.5ms~2ms。由于余振出現(xiàn)在信道上，所以在余振時(shí)間內(nèi)所檢測(cè)到的信號(hào)都會(huì)被余振淹沒(méi)，在余振時(shí)間內(nèi)就檢測(cè)不出有用的信號(hào)，當(dāng)然也就無(wú)法測(cè)出相應(yīng)的距離。所以在倒車(chē)?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)中提出了一個(gè)“盲區(qū)”的概念，也就是說(shuō)由于有探頭余振的存在，就造成了在0.3m以內(nèi)倒車(chē)?yán)走_(dá)的“盲區(qū)”。如果在設(shè)計(jì)中不消除余振，系統(tǒng)就會(huì)把余振當(dāng)作有用信號(hào)，輸出錯(cuò)誤的報(bào)警信號(hào)。GM3101在以下幾個(gè)方面對(duì)超聲波探頭的余振進(jìn)行了有效的處理。
圖1：GM3101內(nèi)部框圖
