【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出；4COM2In第二級(jí)放大電路的共模信號(hào)；5AVCCIn模擬電源；6F9COMOutF9端的共模輸入；7COM3Out余振信號(hào)釋放端口；8F2In第一級(jí)放大電路輸入；9COM1In第一級(jí)放大電路的共模信號(hào)；10AGNDIn模擬地；11F1Out四選一開關(guān)輸出；12IN4In探頭4信號(hào)輸入引腳；13IN3In探頭3信號(hào)輸入引腳；14IN2In探頭2信號(hào)輸入引腳；15IN1In探頭1信號(hào)輸入引腳；16OUT4Out探頭4驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳；17OUT3Out探頭3驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳；18OUT2Out探頭2驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳；19OUT1Out探頭1驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳；20CONTROL_SEL1In余振屏蔽控制信號(hào)高位；內(nèi)部自帶下拉電阻；21CONTROL_SEL0In余振屏蔽控制信號(hào)低位；內(nèi)部自帶下拉電阻；22DMIn調(diào)節(jié)信號(hào)包絡(luò)的屏蔽時(shí)間；內(nèi)部自帶上拉電阻；23DOUT+Out檢測(cè)信號(hào)輸出正端；24DOUTOut檢測(cè)信號(hào)輸出負(fù)端；25MODEIn倒車?yán)走_(dá)功能和防扒車功能選擇端；當(dāng)此引腳接電源時(shí)，芯片處于防扒車功能狀態(tài)；當(dāng)此引腳懸空或接地時(shí)，芯片處于倒車?yán)走_(dá)功能狀態(tài)；內(nèi)部自帶下拉電阻；26DVDDIn數(shù)字電源；27TM1In小信號(hào)忽略控制高位；內(nèi)部自帶下拉電阻；28TM0In小信號(hào)忽略控制低位；內(nèi)部自帶下拉電阻；29RESETNIn復(fù)位引腳，低電平復(fù)位；內(nèi)部自帶上拉電阻；30CLKOut時(shí)鐘輸出1MHz；測(cè)試用；31OSCOOut振蕩器輸出；產(chǎn)生8MHz系統(tǒng)時(shí)鐘；32OSCIIn振蕩器輸入；33DGNDIn數(shù)字地；34NC懸空；35COUTOut比較器的輸出；內(nèi)部自帶上拉電阻；測(cè)試用；36F9In比較器正端輸入；37F8In比較器負(fù)端輸入；38VAR4Out增益控制選擇器4通道；39VAR3Out增益控制選擇器3通道；40VAR2Out增益控制選擇器2通道；41VAR1Out增益控制選擇器1通道；42VARINIn增益控制選擇器輸入；43F7Out第二級(jí)放大電路輸出；44F6In第二級(jí)放大電路輸入；② 封裝GM3101 提供QFP44 的封裝形式，： GM3101的實(shí)物和引腳分布圖 GM3101芯片功能及應(yīng)用GM3101 提供4 路超聲波探頭接口，芯片通過(guò)探頭發(fā)送和接收超聲波信號(hào)，根據(jù)發(fā)送和接收的時(shí)間差計(jì)算障礙物的距離，輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)編碼后采用雙線差分方式輸出，輸出信號(hào)的內(nèi)容包括：各探頭檢測(cè)到的障礙物距離的危險(xiǎn)等級(jí)、最近障礙物的方位、最近障礙物的距離值和附加消息。 米， 米。（1） 信號(hào)發(fā)送和接收芯片接通電源后，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)送超聲波信號(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，控制報(bào)警信號(hào)輸出。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。： 發(fā)送與接收的時(shí)序圖（2） 探頭余振處理因?yàn)榭紤]到使用的探頭型號(hào)多樣，余振時(shí)間也會(huì)有差別，設(shè)置了兩個(gè)端口控制信號(hào)（CONTROL_SEL1，CONTROL_SEL0）來(lái)選擇消除余振的時(shí)間。 端口控制信號(hào)與消除余振處理時(shí)間的關(guān)系： 端口控制信號(hào)與消除余振處理時(shí)間的關(guān)系表控制信號(hào)余振屏蔽時(shí)間T(ms)CONTROL_SEL1CONTROL_SEL000011011 發(fā)送信號(hào)與余振屏蔽時(shí)間關(guān)系 端口控制信號(hào)（DM）與停車標(biāo)志信號(hào)所對(duì)應(yīng)的障礙物位置關(guān)系控制信號(hào)（DM）位置（m）01 可知，當(dāng)DM 為低電平時(shí)， 時(shí)表示停車，當(dāng)DM 為高電平時(shí)， 時(shí)表示停車。（3） 多種智能處理① 防聲波衍射處理由于聲波傳輸?shù)奶匦?，聲波?huì)出現(xiàn)未經(jīng)實(shí)際物體反射就直接回到探頭并被檢測(cè)到的情況，使處理器誤認(rèn)為是實(shí)際反射接收到的信號(hào)，導(dǎo)致誤報(bào)。根據(jù)聲波衍射的特性，GM3101 可以對(duì)衍射聲波進(jìn)行識(shí)別，消除了聲波衍射誤報(bào)警情況。芯片一旦判定收到的超聲波信號(hào)是聲波衍射返回的信號(hào)，則自動(dòng)忽略該結(jié)果， 芯片繼續(xù)等待在該探頭工作周期內(nèi)是否有有效反射波，有則進(jìn)行處理，沒(méi)有則轉(zhuǎn)入下一探頭的驅(qū)動(dòng)。② 智能識(shí)別處理地面上的小物體，比如小磚塊，小石塊，小水果，都會(huì)造成超聲波的反射，并讓探頭檢測(cè)到，而這些物體并不影響車輛的倒車操作。GM3101 針對(duì)這種情況進(jìn)行了處理，提高報(bào)警的準(zhǔn)確性。與防聲波衍射處理一樣，芯片忽略掉無(wú)效反射波后會(huì)繼續(xù)等待在本工作周期內(nèi)是否有有效反射波，有則進(jìn)行處理，沒(méi)有則轉(zhuǎn)入下一探頭的驅(qū)動(dòng)。 控制信號(hào)（TM1，TM0）與小信號(hào)忽略門限及靈敏度關(guān)系TM1TM0小信號(hào)忽略門限靈敏度00低最高01中高10高中11最高低小信號(hào)的忽略門限是通過(guò)檢測(cè)小物體反射回來(lái)的超聲波信號(hào)強(qiáng)度來(lái)判斷。 也可以稱之為靈敏度分析，靈敏度與小信號(hào)忽略門限成反比，小信號(hào)的忽略門限低，說(shuō)明所忽略的小物體反射回來(lái)的信號(hào)強(qiáng)度很弱，對(duì)于較大的物體則不忽略。這樣靈敏度就高。反之，當(dāng)忽略門限達(dá)到最高時(shí)，對(duì)于一些較大的物體也會(huì)忽略，靈敏度也變得最低。用戶可根據(jù)實(shí)際需要及超聲波探頭的靈敏度來(lái)調(diào)節(jié)這兩個(gè)信號(hào)。③ 環(huán)境適應(yīng)處理車輛在倒車進(jìn)入一個(gè)巷道或兩邊已經(jīng)?？苛似渌囕v的停車車位時(shí)都會(huì)存在環(huán)境影響造成的誤報(bào)警。因?yàn)樵谶@種情況下，絕大部分倒車的過(guò)程中，檢測(cè)到的最近的距離和方位都是車身的兩邊（墻面或兩邊車輛），但駕駛員可以通過(guò)兩邊的反光鏡掌握兩邊的車距，駕駛員關(guān)心的是車身后面的障礙物距離。GM3101能夠針對(duì)這種情況進(jìn)行識(shí)別和處理。 GM3101 當(dāng)發(fā)現(xiàn)探頭一和探頭四任何一個(gè)探頭在2560ms 內(nèi)檢測(cè)到的距離都比較恒定，或變化范圍很?。?小于177。20cm），則認(rèn)為處于上述環(huán)境中。于是，處理器在送出相應(yīng)的消息后就不再輸出該探頭的探測(cè)信息，只對(duì)其他探頭的檢測(cè)信息做出響應(yīng)。但是如果探頭一和探頭四的檢測(cè)距離變化超過(guò)芯片設(shè)定的允許范圍，則馬上回到正常檢測(cè)的狀態(tài)機(jī)模式，待兩側(cè)或某一邊的距離再次恒定后又轉(zhuǎn)到環(huán)境適應(yīng)模式下。 米， 米時(shí)，處理器還是回到正常檢測(cè)模式，對(duì)該探頭的檢測(cè)信息輸出報(bào)警信息。（4） 報(bào)警信號(hào)輸出GM3101 接收到有效反射信號(hào)后，進(jìn)行計(jì)算并輸出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)的輸出周期為80ms。如果整個(gè)檢測(cè)周期內(nèi)都沒(méi)有檢測(cè)到物體，則不輸出任何報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)包含的內(nèi)容有：各探頭檢測(cè)到的障礙物危險(xiǎn)等級(jí)、最近障礙物的方位、最近障礙物的距離值及附加消息，其中附加消息是專門用于輸出環(huán)境適應(yīng)處理的結(jié)果。 所示： 障礙物危險(xiǎn)級(jí)別和障礙物距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系分段障礙物距離（米）障礙物危險(xiǎn)級(jí)別1~安全2~警示3~危險(xiǎn)4停車報(bào)警信號(hào)采用雙線差分串行輸出的方式， 目的是提高傳輸信號(hào)在長(zhǎng)距離和強(qiáng)干擾環(huán)境下的傳輸正確性。雙線差分傳輸具體格式是：DOUT+輸出實(shí)際需要的信號(hào)，DOUT 則輸出與DOUT+相反的電平信號(hào)，例如DOUT+輸出“1”，則DOUT則輸出“0”，DOUT+輸出“0”，DOUT則輸出“1”，顯示部分可以通過(guò)判斷DOUT+和DOUT信號(hào)幅度的差值來(lái)恢復(fù)出實(shí)際的DOUT+信號(hào)的值，用戶也可以根據(jù)其具體的應(yīng)用環(huán)境只使用DOUT+信號(hào)。報(bào)警輸出信號(hào)采用標(biāo)準(zhǔn)異步傳輸格式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?800bps。 GM3101主要外圍電路（1） 電源電路倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)電源部分包括12VDC和5VDC兩種電源。① 12VDC電源12VDC電源由汽車上的電源提供，它給中周提供電源。中周電源范圍為（8～15V）， 如果中周的電源過(guò)低，探頭的靈敏度會(huì)下降。探測(cè)到障礙物的距離減小?？紤]到汽車上電磁 干擾很強(qiáng)，需要對(duì)電源部分做特殊的處理。在電源的輸入端加上扼流圈（電感量為2mH~20mH）以防止汽車電源交流突變帶來(lái)的干擾。12VDC 所示。 12VDC 電源輸入電路，X1接的是汽車上的電源，C32為濾波電容，L2為10mH的扼流圈，它們的作用都是為了抑制交流雜波進(jìn)入12V電源，保證12V電源的純凈。當(dāng)中周工作時(shí)，會(huì)對(duì)12V的電源產(chǎn)生干擾，從而影響到芯片的正常工作，為了避免這種干擾，（C9）將交流毛刺濾掉。 通道4中周和探頭的電氣連接圖② 5VDC 電源5VDC為GM3101的工作電壓（GM3101可以正常工作在+ ~+）。5V 電源由12V 電源經(jīng)過(guò)RC 濾波和一個(gè)線性穩(wěn)壓器（如7805 或LM1117）變換產(chǎn)生。GM3101要求5V的模擬電源紋波小于100mV，所以要求在電源部分做適當(dāng)?shù)奶幚?。可以采用LC π型濾波電路， 5VDC電源輸入電路（AVCC）和數(shù)字電源（DVDD），此電源供芯片工作，所以要求電源的交流紋波小。芯片內(nèi)部電源分模擬電源（第5腳AVCC）和數(shù)字電源（第26腳DVDD），為了避免數(shù)字電源對(duì)模擬電源造成干擾，PCB 設(shè)計(jì)過(guò)程中，模擬電源最好遠(yuǎn)離數(shù)字電源。 5VDC電氣走線示意圖，12V 電源經(jīng)過(guò)LM1117轉(zhuǎn)換成5V電源后進(jìn)行LCπ型濾波，芯片的5腳為模擬電源輸入端（AVCC），C3，C4電容盡量靠近5腳端口C3，C4 一個(gè)采用大電（10uF），濾低頻交流，一個(gè)采用小電容（），濾高頻交流。同理，芯片的26腳為數(shù)字電源輸入端（DVDD），CC6電容盡量靠近26腳端口。（2） 探頭和中周探頭和中周構(gòu)成一個(gè)LC振蕩電路，探頭的主要參數(shù)為：諧振頻率40177。1kHz，工作電壓為110V~150V，靜電容為2000177。10%PF。中周的主要參數(shù)為：匝數(shù)比n1:n2 =1:177。在調(diào)試過(guò)程中如果在F3 端口發(fā)現(xiàn)信號(hào)通道噪聲滿擺，可能是探頭和中周不匹配，通過(guò)調(diào)節(jié)中周的電感量可以實(shí)現(xiàn)匹配。中周的電感量和探頭的靜電容滿足公式（31）：f=12πLC （其中f=40kHz） （31）（3） 比較器在比較器電路的前面有一個(gè)峰值檢測(cè)電路，這部分電路主要由外圍元器件完成。峰值檢測(cè)電路是對(duì)信號(hào)的峰值進(jìn)行檢測(cè)，將檢測(cè)出來(lái)的峰值信號(hào)送到比較器電路里與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。 峰值檢測(cè)電路圖除了余振屏蔽電路為芯片內(nèi)部電路，其他所有的元器件全部外接。R2和R15提供一個(gè)直流偏置電壓A1，電壓值為：5R15/(R2+R15)=。C23 為濾波電容，電容C19為隔直電容，R13 給A2提供一個(gè)直流工作電平，F(xiàn)5上的信號(hào)通過(guò)二極管VD2對(duì)電容C21充電，當(dāng)信號(hào)高于電容上的電壓時(shí)，給電容充電。同時(shí)，R14電阻再緩慢釋放C21上的電荷。通過(guò)對(duì)電容C21的充放電，完成信號(hào)的峰值檢測(cè)，在F8 端輸出。比較器的目的是完成模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送到測(cè)距運(yùn)算器里進(jìn)行計(jì)算。 CMBUS專用通信芯片 CMT001總線從機(jī)芯片（1） CMT001功能特征CMT001是 CMBUS總線設(shè)備端通訊專用集成電路，完成數(shù)字通訊的調(diào)制解調(diào)、 總線極性識(shí)別、 低功耗線性穩(wěn)壓功能。 總線信號(hào)通過(guò)整流橋直接輸入芯片。芯片 RXD、TXD信號(hào)可直接輸入單片機(jī)或通過(guò)光耦與單片機(jī)連接。輸出12～35V、100mA電源及5V177。5％、10mA電源。CMT001是一種帶供電功能的低成本儀表總線從機(jī)芯片,芯片特征如下所示：216。 自身功耗低，最大功耗200uA，總線電壓30V；216。 無(wú)極性接線方式，抗干擾能力強(qiáng)；216。 ，應(yīng)用簡(jiǎn)單，布線方便；216。 通訊速率高達(dá)4800bps的半雙工通訊；216。 同時(shí)掛接256個(gè)設(shè)備，通訊距離可達(dá)2000m；216。 小體積SO8封裝； CMT001引腳封裝216。 可隔離設(shè)計(jì)也可非隔離設(shè)計(jì)，保證電磁兼容特性；216。 可以遠(yuǎn)程提供5V/20mA，1020V/100mA穩(wěn)壓電源；從機(jī)電源供給方式： 通過(guò)+5V從CMBUS供電；通過(guò)+5V從CMBUS或后備電池雙供電（內(nèi)部二極管隔離）；通過(guò)電池供電，CMBUS僅在通訊時(shí)工作；216。 工作溫度：40 ~ +85℃。（2） CMT001典型應(yīng)用電路(供電1mA) CMT001典型應(yīng)用電路(供電1mA) 無(wú)極性雙向電路由四個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)，入口5Ω電阻用于電路防護(hù)。電源由2腳至8腳隔離二極管獲得，串連電阻阻值及濾波電容值與電路用電電流有關(guān)。為增加主機(jī)抗干擾能力，控制器應(yīng)將總線驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)系統(tǒng)隔離，TXD、RXD經(jīng)光耦隔離后再輸出到單片機(jī)。 隔離通訊接口 CMT100總線主機(jī)芯片（1） CMT100功能特征CMT100是 CMBUS總線控制端通訊專用集成電路， 完成數(shù)字通訊的調(diào)制解調(diào)、總線控制、總線電源供給、總線故障檢測(cè)功能?？紤]到主機(jī)電路復(fù)雜，為增加主機(jī)抗干擾能力，控制器應(yīng)將總線驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)系統(tǒng)隔離，TXD、RXD、收發(fā)控制經(jīng)光耦直接輸入芯片，系統(tǒng)使用15V～30V電源（根據(jù)通訊距離，設(shè)備用電狀況決定） 。芯片特征如下所示：216。 無(wú)極性接線方式，抗干擾能力強(qiáng)；216。 應(yīng)用簡(jiǎn)單，布線方便；216。 小體積SO14封裝；216。 通訊