Matrix - Ultrasonic Ranger

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1 Introduction

Ultrasonic Ranger01

• The Matrix-Ultrasonic_Ranger is used to measure the distance.
• 利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。主要可以用于测量距离、温度测量、高亮度测量。

2 特性

• 5V供电
• 5cm-300cm，精度1cm
• 单根gpio操作
• PCB尺寸（mm）：20x40

• 引脚说明:

名称	描述
S	GPIO
V	电源5V
G	地

3 工作原理

• 经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mV级的微弱电压信号。
• cpu向模块Matrix-Ultrasonic_Ranger发送一个高定平信号使其开始测距，模块测距完毕后会回复一个表示时间值的高电平，该高定平的时间长度就是超声波在空气中运行的时间。按照测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2就可以算出超声波到障碍物的距离。

matrix Ultrasonic Ranger

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：git://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

• nanopi分支包含了Matrix对NanoPi的支持；
• tiny4412分支包含了Matrix对Tiny4412的支持；
• raspberrypi分支包含了Matrix对RaspberryPi的支持；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库

$ git clone git://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个matrix目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi连接使用

5.1 准备工作

在NanoPi上运行Debian系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。参考wiki：NanoPi
注意：必须使用nanopi-v4.1.y-matrix分支编译出来的内核。
下载NanoPi内核源代码并编译

$ git clone https://github.com/friendlyarm/linux-4.x.y.git
$ cd linux-4.x.y
$ git checkout nanopi-v4.1.y-matrix
$ make nanopi_defconfig
$ touch .scmversion
$ make

5.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Ultrasonic_Ranger和NanoPi

连接说明：

Matrix-Sound_Sensor	NanoPi
S	Pin7
V	Pin4
G	Pin6

5.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi分支

$ cd matrix
$ git checkout nanopi

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi-Debian配套的arm-linux-gcc-4.4.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Ultrasonic_Ranger对应的测试程序为matrix-ultrasonic_ranger。

5.4 运行测试程序

拷贝库文件和测试程序到NanoPi的文件系统上

$ cp install/usr/bin/* nanopi_rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* nanopi_rootfs/lib/ -d

然后启动NanoPi，在Debian的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Ultrasonic_Ranger的测试程序
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。

$ matrix-ultrasonic_ranger

5.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int distance = -1;
 
    int pin = GPIO_PIN1;
 
    if (Hcsr04Init(pin) == -1) {
        printf("Fail to init hcsr04\n");
    }
    if (Hcsr04Read(&distance) != -1) {
        printf("Get distance: %3d cm\n", distance);
    } else {
        printf("Faid to get distance\n");
    }
    Hcsr04DeInit();
    return 0;
}

6 与Tiny4412连接使用

6.1 准备工作

参考Tiny4412光盘里的《友善之臂Ubuntu使用手册》，在Tiny4412上运行UbuntuCore系统，然后在主机PC上安装并使用相应的编译器。
注意：只能使用Tiny4412SDK-1506的底板。

6.2 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Ultrasonic_Ranger和Tiny4412

连接说明：

Matrix- Ultrasonic Ranger	Tiny4412
S	GPIO1 S
V	GPIO1 5V
G	GPIO1 GND

6.3 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到tiny4412分支

$ cd matrix
$ git checkout tiny4412

编译Matrix配件代码

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为Tiny4412-UbuntuCore配套的arm-linux-gnueabihf-gcc-4.7.3。
编译出来的库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Ultrasonic_Ranger对应的测试程序为matrix-ultrasonic_ranger。

6.4 运行测试程序

拷贝库文件和测试程序到Tiny4412的UbuntuCore的文件系统上

$ cp install/usr/bin/* tiny4412_rootfs/usr/bin/
$ cp install/lib/* tiny4412_rootfs/lib/ -d

然后启动Tiny4412，在UbuntuCore的shell终端中执行如下命令运行模块Matrix-Ultrasonic_Ranger的测试程序
注意：此模块并不支持热插拔，启动系统前需要确保硬件正常连接。

$ matrix-ultrasonic_ranger

6.5 代码展示

int main(int argc, char ** argv)
{
    int distance = -1;
 
    int pin = GPIO_PIN1;
 
    if (Hcsr04Init(pin) == -1) {
        printf("Fail to init hcsr04\n");
    }
    if (Hcsr04Read(&distance) != -1) {
        printf("Get distance: %3d cm\n", distance);
    } else {
        printf("Faid to get distance\n");
    }
    Hcsr04DeInit();
    return 0;
}