UWB DWM1000 跟随小车原理--- 原理代码解析

UWB DWM1000 是一种超宽带无线通信模块，可以实现高精度定位和距离测量。在跟随小车应用中，可以利用 DWM1000 模块测量小车和控制器之间的距离，从而实现小车的自动跟随。以下是 UWB DWM1000 跟随小车的原理和代码解析。

1. 原理

UWB DWM1000 跟随小车的原理基于超宽带无线通信技术。具体来说，首先需要在小车和控制器上都安装 DWM1000 模块，然后通过模块之间的通信，测量小车和控制器之间的距离。可以使用三角定位算法计算小车的位置，然后控制小车的电机实现自动跟随。

2. 代码解析

UWB DWM1000 跟随小车的代码主要包括以下几个部分：

（1）初始化模块

在代码中需要初始化 DWM1000 模块，设置模块的参数和寄存器等。例如，可以设置模块的通信频率、数据速率、功率等。初始化代码示例如下：

dwt_config_t config = {
    2,               /* Channel number. */
    DWT_PRF_64M,     /* Pulse repetition frequency. */
    DWT_PLEN_1024,   /* Preamble length. */
    DWT_PAC32,       /* Preamble acquisition chunk size. Used in RX only. */
    9,               /* TX preamble code. Used in TX only. */
    9,               /* RX preamble code. Used in RX only. */
    1,               /* Use non-standard SFD (Boolean) */
    DWT_BR_6M8,      /* Data rate. */
    DWT_PHRMODE_STD, /* PHY header mode. */
    (1025 + 64 - 32) /* SFD timeout (preamble length + 1 + SFD length - PAC size). Used in RX only. */
};
dwt_configure(&config);

（2）发送和接收数据

在代码中需要实现发送和接收数据的功能。可以通过调用 DWM1000 模块提供的 API 函数来发送和接收数据。例如，可以调用 `dwt_send()` 函数发送数据，调用 `dwt_rxenable()` 函数接收数据。发送和接收数据的代码示例如下：

uint8_t tx_data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
dwt_writetxdata(sizeof(tx_data), tx_data, 0);
dwt_writetxfctrl(sizeof(tx_data), 0, 0);
dwt_starttx(DWT_START_TX_IMMEDIATE);

uint32_t status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
while(!(status & SYS_STATUS_TXFRS)) {
    status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
}

uint8_t rx_buffer[1024];
dwt_rxenable(DWT_START_RX_IMMEDIATE);
status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
while(!(status & SYS_STATUS_RXFCG)) {
    status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
}
dwt_readrxdata(rx_buffer, sizeof(rx_buffer), 0);

（3）计算距离

在代码中需要通过测量小车和控制器之间的距离来计算小车的位置。可以使用 DWM1000 模块提供的距离测量功能来实现。例如，可以调用 `dwt_rng_request()` 函数向控制器发送距离测量请求，然后调用 `dwt_readrange()` 函数读取测量结果。计算距离的代码示例如下：

dwt_setrxaftertxdelay(50);
dwt_setrxtimeout(10000);
dwt_write32bitreg(RX_FQUAL_ID, 0x0a000000);

dwt_rng_request(&tx_timestamp);
status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
while(!(status & SYS_STATUS_RXFCG)) {
    status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
}

dwt_readrxdata(rx_buffer, sizeof(rx_buffer), 0);
uint32_t rx_timestamp = (uint32_t)rx_buffer[7] << 24 | (uint32_t)rx_buffer[6] << 16 | (uint32_t)rx_buffer[5] << 8 | (uint32_t)rx_buffer[4];

float distance = dwt_calc_range(&tx_timestamp, &rx_timestamp, &round1, &round2, &fp_idx);

（4）控制小车运动

在代码中需要通过计算距离来控制小车的运动。可以根据小车和控制器之间的距离来计算小车的位置，然后控制小车的电机实现自动跟随。控制小车运动的代码示例如下：

float target_distance = 1.0;
float current_distance = 0.0;

while(1) {
    dwt_setrxaftertxdelay(50);
    dwt_setrxtimeout(10000);
    dwt_write32bitreg(RX_FQUAL_ID, 0x0a000000);

    dwt_rng_request(&tx_timestamp);
    status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
    while(!(status & SYS_STATUS_RXFCG)) {
        status = dwt_read32bitreg(SYS_STATUS_ID);
    }

    dwt_readrxdata(rx_buffer, sizeof(rx_buffer), 0);
    uint32_t rx_timestamp = (uint32_t)rx_buffer[7] << 24 | (uint32_t)rx_buffer[6] << 16 | (uint32_t)rx_buffer[5] << 8 | (uint32_t)rx_buffer[4];

    current_distance = dwt_calc_range(&tx_timestamp, &rx_timestamp, &round1, &round2, &fp_idx);
    float error = target_distance - current_distance;

    // 控制小车的电机实现自动跟随
    ...
}

以上是 UWB DWM1000 跟随小车的原理和代码解析。