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“节能之星”EFM32应用方案——手持式激光测距仪

蔡珩?? 北高智技术团队?? 2012年07月24日 ?? 收藏1
概述

随着现代科技的发展以及人们生活水平的提高,便携式激光测距仪在各行各业中都有广泛的应用,如建筑业,高尔夫,行车速度与车距测量。激光是一种电磁波,具有方向性强、单色性好、相干性好、亮度高等特性,使其成为测距的首选电磁波。

目前常用的激光测距方法主要有:

1、 脉冲测距法:利用脉冲激光器发射单次激光脉冲或激光脉冲串,测量激光脉冲到达目标并由目标返回到接收器的往返时间,由此运算目标距离。此方法误差较大,适用于远距离测量。

2、 干涉测距法:利用光的干涉原理,通过测量激光发射与接收这间的干涉条纹来测量距离。此方法精度非常高,但只能测量相对距离,不能测量绝对距离。

3、 相位式测距法:采用连续调制的激光光束照射实测目标,通过测量光束往返中产生的相位变化,换算出目标的距离。此方法在采用合作目标反射器,多把尺的情况下,可实现高精度的远距离测量。

系统结构

EFM32是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3内核设计而来的高性能低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性,适用于“三表”(电表、水/热表、气表)、工业控制、警报安全系统、健康与运动应用系统、手持式医疗设备以及智能家居控制等领域。

图1是手持式激光测距仪的结构框图,包括供电及充电,激光发射电路,激光接收电路,存储芯片,显示模块,主处理器,控制按键。

图 1 手持式激光测距仪结构框图
图 1 手持式激光测距仪结构框图

供电及充电

手持式激光测距仪为电池供电,带充电电路,EFM32的工作电压为1.8~3.8V,工作电压范围比较宽。

激光发射电路

通过PWM产生不同频率的调制信号,实现多测尺测量。将调制的正弦信号通过激光发射器发射向待测目标。

激光接收电路

将接收信号通过高速运放进行放大,由ADC进行采样确定波形相位。

存储IC

将测量结果保存。

显示模块

通过LCD或TFT显示测量结果及查寻之前测量结果或显示其他功能。

主控制器

根据测距仪功能不同可选择不同型号的EFM32作为主控MCU。EFM32具有良好的兼容性,同编号芯片引脚为pin-pin兼容。在低端应用中可选择EFM32TG系列作为主控,其flash和RAM资源为8~32KB和2~4KB;在高端产品中可选择EFM32LG系列,其与EFM32TG系列 pin-pin兼容,flash和RAM资源为32~128KB和8~16KB,带有TFT驱动及USB。

控制按键

根据产品使用领域定义不同功能。

方案优势

相对于传统的8位、16位单片机实现的手持式激光测距仪,基于EFM32实现的本方案具有以下优势:

超低功耗

EFM32是全球最低功耗的32位微控制器,RTC、DMA可运行的EM2模式下,功耗电流仅为900nA,不运行RTC的模式下可低至600nA,而在不保存RAM数据时更是只有20nA。由于手持式激光测距仪为电池供电,对功耗有一定的要求,因此EFM32的低功耗具有明显的优势。

集成度高,性能高

EFM32是Cortex-M3内核,内核的指令效率以及代码密度比传统的8位单片机高,尤其是在算法处理方面具有比较大的优势,这在计算相位差上有明显的优势。片上带有1M采样速率的12位ADC,配合PRS及DMA可以实现精准定时的采样和数据存储,更精确的得到返回波形的相位,使MCU具有更快的处理及响应外部事件的能力,更适合本应用方案。除此外,EFM32片上集成高达8X36 的LCD驱动器,甚至支持16位RGB接口的TFT屏驱动,丰富的集成外设为不同的系统应用提供多样性的选择。

扩展性良好

EFM32的TG、G、GG系列之间具有良好的兼容性,同型号不同系列的芯片是pin-pin兼容,保证用户在统一的硬件平台上,可进行不同功能需求的裁剪。Flash资源从最低的4KB~1024KB,RAM资源从2KB~128KB。

总结

EFM32具有优异的低功耗特性,非常适合于对于低功耗有一定要求的手持式激光测距仪的应用。EFM32内核采用目前流行的Cortex-M3设计,极大地缩短了开发者的开发时间。EFM32具有丰富的外设,为系统扩展功能及降低成本提供了条件。

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脉冲激光器? ARM Cortex-M3内核? 激光测距? EFM32?

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