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。

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。

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。

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。