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Xilinx FPGA入门连载32:超声波测距终极结果显示之设计说明

1 功能简介

如图所示,相比于上一个实例,本实例将“距离公式计算 & 进制换算”功能模块增加到了工程中。

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所谓距离公式计算,主要是将超声波测距采集到的ECHO脉冲高电平脉宽值(时间),对应的换算为实际的距离值(距离)。

所谓进制换算,则是将存储在电脑中的16进制数据,通过除法求余计算,以我们比较习惯的10进制方式显示到数码管上。

2 距离计算公式实现

25°C时,声音在空气中传播的速度为346m/s。因此取距离s的单位是米(m),时间t的单位是秒(s),有 s = 346*t/2。

若取距离s的单位是毫米(mm),时间t的单位是10微秒(10us),有s*0.001 =346*t*0.00001/2,即s = 1.73*t。

为了便于计算,取s = ((1.73*256)*t)/256 = (443*t)/256

在FPGA内部的实现上,也非常简单。如图所示,例化一个乘法器IP核,它的两个输入分别为443和脉宽计数值,乘法器输出结果右移8位就是我们的最终运算结果了。

Xilinx FPGA入门连载32:超声波测距终极结果显示之设计说明1

3 进制换算实现

由于我们的超声波测距模块最大量程为4m,精度为2mm,所以我们以mm为单位在数码管上显示超声波测距模块计算的距离。那么4位数就足够了。因此我们把前面距离计算公式计算好的结果,通过“除法求余”的方法就可以分别得到4个需要显示在数码管上的数据。

如图所示,只需要3次除法运算就可以分别得到数码管上显示的千位、百位、十位和个位数据。

Xilinx FPGA入门连载32:超声波测距终极结果显示之设计说明2

4 板级调试

连接好下载线,给SP6开发板供电。

打开ISE,进入iMPACT下载界面,将本实例工程下的sp6.bit文件烧录到FPGA中在线运行。

此时我们在超声波测距模块前面摆放平整的障碍物,可以看到数码管上的数据会发生变化。这里显示的数据,是以mm为单位,实际换算好的距离信息。大家可以很直观的获得当前障碍物和超声波测距模块之间的距离。

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责任编辑:于博洋