遠(yuǎn)程房間雷達(dá)開源分享

描述

房間規(guī)劃可能成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)——無論是在家里還是在公司。因此可能會發(fā)生，兩個(gè)房間將共用一面墻......雖然一個(gè)房間被要求保持安靜，而在另一個(gè)房間里發(fā)生了一些更多的動作，例如父母的臥室在孩子的房間旁邊 - 或者，就像最初的原因?qū)τ谶@個(gè)項(xiàng)目，由于建筑物的重建，新的自助餐廳區(qū)域位于會議室旁邊。更糟糕的是，在休閑室里有一個(gè)桌上足球，這基本上阻止了任何會議 - 但反之亦然嗎？

這個(gè)想法

根據(jù)會議室的占用情況（由 PIR 或雷達(dá)傳感器檢測到），燈板應(yīng)通知并要求人們保持沉默或在沒有會議時(shí)允許玩桌上足球。

為了便于安裝，應(yīng)使用無線通信。

框圖

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設(shè)置

英飛凌的 60GHz 雷達(dá)傳感器非常適合，因?yàn)樗试S將傳感器離散地安裝在任何正面后面，而 PIR 傳感器總是在房間內(nèi)通過其典型的白色塑料圓頂不美觀地可見。

60GHz 雷達(dá)屏蔽 XENSIV? BGT60LTR11AIP（來源：英飛凌）

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XENSIV ? BGT60LTR11AIP雷達(dá)防護(hù)罩以自主模式運(yùn)行（另請參見“電子組裝”），從而減少了實(shí)施工作。不需要復(fù)雜的知識，因?yàn)閮蓚€(gè)信號直接告知目標(biāo)的檢測和可選的階段（接近或離開）。目前的目的不需要后者。任何類型的微控制器都可以通過至少一個(gè)或兩個(gè) GPIO 讀取傳感器的狀態(tài)。

對于通信，低功耗藍(lán)牙 (BLE) 就足夠了，因?yàn)槲覀冎恍枰邕^一堵墻和幾米。因此，決定采用基于CYBLE-416045-02的CY8CPROTO-063-BLE套件，其中包括板載晶體振蕩器、跟蹤天線和與藍(lán)牙 5.0 兼容的免版稅 BLE 堆棧。

CY8CPROTO-063-BLE，包括編程器/調(diào)試器“KitProg”（來源：英飛凌）

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來自英飛凌（前賽普拉斯）的該套件隨附 KitProg，這是一種編程器和調(diào)試器，在軟件開發(fā)時(shí)非常有用，但可以在之后斷開以減小電路板尺寸。如果套件仍然太大，也可以單獨(dú)訂購和單獨(dú)使用符合藍(lán)牙 5.0 標(biāo)準(zhǔn)的單模 BLE 模塊（4mm × 18 mm × 2 mm）。

電子組裝（雷達(dá)系統(tǒng) - 會議室）

如前所述，雷達(dá)傳感器屏蔽提供自主操作模式，需要通過移除 R3 來選擇。詳情可在英飛凌的AN608中找到。

移除 R3 以實(shí)現(xiàn)自主操作模式。（來源：英飛凌）

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注意：不幸的是，R3 是從最小的 SMD 尺寸之一中選擇的，需要最高濃度和特殊的 SMD 焊接工具才能去除。當(dāng)心！

雷達(dá)模塊有 4 個(gè)城堡形孔，幾乎可以安裝在微控制器套件的 I/O 接頭之間。但是，為了避免對鍍孔造成任何損壞并使安裝更加牢固，如下圖所示，使用小面包板PCB作為中間適配器以更好地固定。為了更好地隔離，使用了膠帶。

在 CY8CPROTO-063-BLE 上安裝 XENSIV? BGT60LTR11AIP 雷達(dá)

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對于給定的軟件，雷達(dá)模塊安裝在針腳 5.2 和 5.3 上，以及另一側(cè)的 9.4 和 9.5 上。雷達(dá)信號TD（目標(biāo)檢測）將由軟件處理，端口引腳9.4（GPIO驅(qū)動高電平）和9.5（GPIO驅(qū)動低電平）為傳感器供電。使用 GPIO 為模塊供電可簡化連接，因?yàn)闊o需手動接線。

一個(gè)黑色的 3D 打印外殼被設(shè)計(jì)為“隱藏”該系統(tǒng)。

電子組裝（燈板-休閑室）

組裝燈板非常簡單，因?yàn)樗皇褂没?WS2812B 類型的 LED 燈條。在我們的例子中，我們驅(qū)動 62 個(gè) LED（“Let's play Soccer”、“Please Quiet”）。但是，只需要一個(gè)輸出引腳（P9.0），因此相關(guān)引腳 9.0、VDD 和 GND 以及其余的由軟件處理。

連接 P9.0 驅(qū)動的 WS2812B LED 燈條的排針

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注意：VDD 僅提供 3.3V 電壓電源。雖然 WS2812B 指定為 5V，但在 3.3V 下工作正常，而且 LED 面板的亮度不是問題。還要注意板載AP7365-WG-7允許的最大電流（定義為 600mA）。因此，我對這個(gè) Maker 項(xiàng)目閉上了眼睛 ;-) 很高興它有效！

軟件

已經(jīng)建立了兩個(gè)項(xiàng)目來開發(fā)每個(gè)部分的固件。對于英飛凌（以前的賽普拉斯）PSoC6 微控制器，ModusToolbox IDE 將來會取代以前的PSoC Creator 。由于 Modus 是基于 Eclipsed 的，因此許多開發(fā)人員都喜歡它，但這種方法與以前的 GUI （如設(shè)計(jì)輸入）有部分不同。但是，由于軟件部分并不太復(fù)雜和簡單，因此請執(zhí)行以下操作：

• 將兩個(gè)項(xiàng)目 zip 文件提取到一個(gè)本地文件夾中，即工作區(qū)文件夾，例如：c:\myProjects\RemoteRoomRadar\c:\myProjects\RemoteRoomRadar\RemoteRoomRadar-BleAdv-Radarc:\myProjects\RemoteRoomRadar\RemoteRoomRadar-BleScan-LED
• 打開 ModusToolbox 并選擇工作區(qū)文件夾（例如：c:\myProjects\RemoteRoomRadar）
• 文件 -> 導(dǎo)入... ModusToolbox -> 應(yīng)用程序?qū)?.. 例如：c:\myProjects\RemoteRoomRadar\RemoteRoomRadar-BleAdv-Radar
• 文件 -> 導(dǎo)入... ModusToolbox -> 應(yīng)用程序?qū)?.. 例如：c:\myProjects\RemoteRoomRadar\RemoteRoomRadar-BleScan-LED
• 單擊項(xiàng)目 RemoteRoomRadar-BleScan-LED
• 從快速面板打開庫管理器，然后單擊更新按鈕。完成后，然后關(guān)閉。
• 以同樣的方式更新 RemoteRoomRadar-BleAdv-Radar 項(xiàng)目

這些項(xiàng)目可以立即使用，并且可以構(gòu)建和編程到專用的 CY8CKIT-063-BLE。

在下文中，我將給出一些提示，如果需要進(jìn)行修改，如何配置這兩個(gè)項(xiàng)目。

RemoteRoomRadar-BleAdv-Radar（發(fā)送方）

該項(xiàng)目在雷達(dá)檢測到目標(biāo)時(shí)發(fā)送 BLE 廣告包。

雷達(dá)的引腳分配由設(shè)備配置器 -> 引腳完成。當(dāng)前分配：

• P5[4]：雷達(dá)_TD
• P5[5]：雷達(dá)_PD
• P6[2]：雷達(dá)_GND
• P9[6] : RADAR_VIN

使用藍(lán)牙配置器調(diào)整 BLE 廣告包。目前定義了地址為“00A050-C011AB”的設(shè)備名稱“RoomRadar”。注意：BLE 掃描器只使用給定的地址，而不證明名稱。

在 main.c 內(nèi)部，RADAR_PD 引腳被輪詢并相應(yīng)地激活 BLE 廣告。

for(;;)
{
    if (   ( u32BleAdvOn == 0 ) 
        && ( (0 == cyhal_gpio_read(RADAR_TD)) || (0 == cyhal_gpio_read(USERBTN)) ) 
        && ( CY_BLE_ADV_STATE_ADVERTISING != Cy_BLE_GetAdvertisementState() ) 
       )
    {
        u32BleAdvOn = 1;
        u32TimeDelay = 25;
        Cy_BLE_GAPP_StartAdvertisement
        (CY_BLE_ADVERTISING_FAST, CY_BLE_PERIPHERAL_CONFIGURATION_0_INDEX);
    }
    else 
    if (   ( u32BleAdvOn == 1 ) 
        && ( 1 == cyhal_gpio_read(RADAR_TD) ) 
        && ( 1 == cyhal_gpio_read(USERBTN) ) 
       )
    {
        u32BleAdvOn = 0;
        Cy_BLE_GAPP_StopAdvertisement();
    }
} // for(;;)

RemoteRoomRadar-BleScan-LED（接收器）

該項(xiàng)目在空中掃描廣告包。當(dāng)它找到雷達(dá)（發(fā)件人）的給定地址時(shí)，它控制 WS2812B LED 以紅色顯示相關(guān)消息（“請安靜”），否則顯示綠色消息（“讓我們踢足球”）。

發(fā)件人的地址在 main.c 中編碼

cy_stc_ble_gap_bd_addr_t PeripheralDeviceCollaboratorRoom = 
{ {0xAB, 0x11, 0xC0, 0x50, 0xA0, 0x00 } };

當(dāng)接收到匹配的廣告包時(shí)，在 BLE 狀態(tài)機(jī)內(nèi)部會設(shè)置一個(gè)延遲 ( )。u32TimeDelay這是一種滯后，以避免 LED 面板的任何閃爍導(dǎo)致我的雷達(dá)檢測中斷。此處將最大延遲設(shè)置為 200，即當(dāng)前代表 20 秒。

void BleStackEventHandler(uint32_t event, void *eventParam)
{
    case CY_BLE_EVT_GAPC_SCAN_PROGRESS_RESULT:
    
    advReport = *( cy_stc_ble_gapc_adv_report_param_t *)eventParam;
    if (AddressCompare(PeripheralDeviceCollaboratorRoom, advReport.peerBdAddr))
    {
        u32TimeDelay = u32TimeDelay + 50;
        if (u32TimeDelay>200)
        {
            u32TimeDelay = 200;
        }
    }

}

在 systick 定時(shí)器中斷服務(wù)例程中，顯示??會根據(jù)延遲變量 ( )的值每 100 毫秒刷新一次。u32TimeDelay

void mySystick_ISR()
{
    if (u32TimeDelay)
    {
        u32TimeDelay = u32TimeDelay - 1;
        cyhal_gpio_write(LED_G, 0);
        DisplayPlease(RED);
        DisplayLetsPlay(BLACK);
        DisplayQuiet(RED);
        DisplaySoccer(BLACK);
        DisplayRahmen(RED);
        StripLights_Trigger(1);
    }
    else
    {
        cyhal_gpio_write(LED_G, 1);
        DisplayPlease(BLACK);
        DisplayLetsPlay(GREEN);
        DisplayQuiet(BLACK);
        DisplaySoccer(GREEN);
        DisplayRahmen(GREEN);
        StripLights_Trigger(1);
    }
}

同樣，用于連接 LED 燈條的引腳分配可以通過 Device Configurator -> Pins 完成。當(dāng)前任務(wù)：

• P9[0]：WS2812B

示范

在第一次測試中，功能在表上進(jìn)行測試

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1 / 2 ?假設(shè)會議室未被占用（至少雷達(dá)未檢測到物體）

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在將每個(gè)系統(tǒng)安裝到預(yù)定位置之前。

概括

通過使用CY8CPROTO-063-BLE和新的XENSIV? BGT60LTR11AIP 60GHz 雷達(dá)傳感器，可以快速實(shí)現(xiàn)一個(gè)有趣且有用的應(yīng)用，并且只需處理純 BLE 廣告數(shù)據(jù)包即可建立簡單的通信。該系統(tǒng)非常開放，可以適應(yīng)許多其他場景。雷達(dá)系統(tǒng)相對于已知的 PIR 傳感器的最大優(yōu)勢在于它可以隱藏在一個(gè)外殼中，這樣安裝也更加美觀（比這個(gè)示例項(xiàng)目粗略顯示的）。

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