“節(jié)能之星”EFM32應用方案——手持式激光測距儀
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
概述
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及人們生活水平的提高，便攜式激光測距儀在各行各業(yè)中都有廣泛的應用，如建筑業(yè)，高爾夫，行車速度與車距測量。激光是一種電磁波，具有方向性強、單色性好、相干性好、亮度高等特性，使其成為測距的首選電磁波。
目前常用的激光測距方法主要有：
1、 脈沖測距法：利用脈沖激光器發(fā)射單次激光脈沖或激光脈沖串，測量激光脈沖到達目標并由目標返回到接收器的往返時間，由此運算目標距離。此方法誤差較大，適用于遠距離測量。
2、 干涉測距法：利用光的干涉原理，通過測量激光發(fā)射與接收這間的干涉條紋來測量距離。此方法精度非常高，但只能測量相對距離，不能測量絕對距離。
3、 相位式測距法：采用連續(xù)調(diào)制的激光光束照射實測目標，通過測量光束往返中產(chǎn)生的相位變化，換算出目標的距離。此方法在采用合作目標反射器，多把尺的情況下，可實現(xiàn)高精度的遠距離測量。
系統(tǒng)結(jié)構
EFM32是由挪威Energymicro公司采用ARM Cortex-M3內(nèi)核設計而來的高性能低功耗32位微控制器。它具有突出的低功耗特性，適用于“三表”（電表、水/熱表、氣表）、工業(yè)控制、警報安全系統(tǒng)、健康與運動應用系統(tǒng)、手持式醫(yī)療設備以及智能家居控制等領域。
圖1是手持式激光測距儀的結(jié)構框圖，包括供電及充電，激光發(fā)射電路，激光接收電路，存儲芯片，顯示模塊，主處理器，控制按鍵。
圖 1 手持式激光測距儀結(jié)構框圖
供電及充電
手持式激光測距儀為電池供電，帶充電電路，EFM32的工作電壓為1.8~3.8V，工作電壓范圍比較寬。
激光發(fā)射電路
通過PWM產(chǎn)生不同頻率的調(diào)制信號，實現(xiàn)多測尺測量。將調(diào)制的正弦信號通過激光發(fā)射器發(fā)射向待測目標。
激光接收電路
將接收信號通過高速運放進行放大，由ADC進行采樣確定波形相位。
存儲IC
將測量結(jié)果保存。
顯示模塊
通過LCD或TFT顯示測量結(jié)果及查尋之前測量結(jié)果或顯示其他功能。
主控制器
根據(jù)測距儀功能不同可選擇不同型號的EFM32作為主控MCU。EFM32具有良好的兼容性，同編號芯片引腳為pin-pin兼容。在低端應用中可選擇EFM32TG系列作為主控，其flash和RAM資源為8～32KB和2～4KB；在高端產(chǎn)品中可選擇EFM32LG系列，其與EFM32TG系列 pin-pin兼容，flash和RAM資源為32～128KB和8～16KB，帶有TFT驅(qū)動及USB。
控制按鍵
根據(jù)產(chǎn)品使用領域定義不同功能。
方案優(yōu)勢
相對于傳統(tǒng)的8位、16位單片機實現(xiàn)的手持式激光測距儀，基于EFM32實現(xiàn)的本方案具有以下優(yōu)勢：
超低功耗
EFM32是全球最低功耗的32位微控制器，RTC、DMA可運行的EM2模式下，功耗電流僅為900nA，不運行RTC的模式下可低至600nA，而在不保存RAM數(shù)據(jù)時更是只有20nA。由于手持式激光測距儀為電池供電，對功耗有一定的要求，因此EFM32的低功耗具有明顯的優(yōu)勢。
集成度高，性能高
EFM32是Cortex-M3內(nèi)核，內(nèi)核的指令效率以及代碼密度比傳統(tǒng)的8位單片機高，尤其是在算法處理方面具有比較大的優(yōu)勢，這在計算相位差上有明顯的優(yōu)勢。片上帶有1M采樣速率的12位ADC，配合PRS及DMA可以實現(xiàn)精準定時的采樣和數(shù)據(jù)存儲，更精確的得到返回波形的相位，使MCU具有更快的處理及響應外部事件的能力，更適合本應用方案。除此外，EFM32片上集成高達8X36 的LCD驅(qū)動器，甚至支持16位RGB接口的TFT屏驅(qū)動，豐富的集成外設為不同的系統(tǒng)應用提供多樣性的選擇。
擴展性良好
EFM32的TG、G、GG系列之間具有良好的兼容性，同型號不同系列的芯片是pin-pin兼容，保證用戶在統(tǒng)一的硬件平臺上，可進行不同功能需求的裁剪。Flash資源從最低的4KB~1024KB，RAM資源從2KB~128KB。
總結(jié)
EFM32具有優(yōu)異的低功耗特性，非常適合于對于低功耗有一定要求的手持式激光測距儀的應用。EFM32內(nèi)核采用目前流行的Cortex-M3設計，極大地縮短了開發(fā)者的開發(fā)時間。EFM32具有豐富的外設，為系統(tǒng)擴展功能及降低成本提供了條件。
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