【Atmel SAM R21创意大赛周计划】RSSI测距

义剑仗乾坤

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本帖最后由义剑仗乾坤于 2015-4-2 21:32 编辑

各位大神们已经交作品了，本菜鸟还没做完，表示压力很大。活动虽然已经截止了，但东西还是要做出来，给论坛一个交代。这次作品是想借助【相差测距】测量两个板子之间的距离，并用LCD显示；并且设置距离上限值，超限后协调器端报警，可以应用于贵重物品防盗。
其实一直想等LCD调通之后再发的，但LCD比较老走的三线制spi，不能用例程里的spi，就自己用IO口模拟，时序图都对了，就是不出字，感觉是时间没控制好，目前还在紧张调试中。

关于相差测距：【ATMEL宣布AT86RF233 2.4GHz IEEE 802.15.4 无线电收发器能支持两个无线电设备之间的距离测量，也就是测距(ranging)。这项创新技术使用无线电信号之间的相差(phase difference)以测量，实现了无线网络内的物体追踪，用于工业和消费应用。相位测量相比今天市场上提供的通用距离测量技术，是并不复杂的技术，并且具有相似的测量精度和较低的整体系统成本。】

datasheet上有下面的介绍
40.11 Phase Difference Measurement
The Phase Difference Measurement Unit (PMU) is characterized by: Relative phase measurement of received signal

40.11.1 Overview
The AT86RF233 performs a phase measurement of a received signal relative to an internal reference. The derived value represents the phase delay of the received signal referenced to an internal reference signal in the receiver low-IF domain, see “Receiver (RX)” on page 974. The measured value is captured in register bits PMU_VALUE (register 0x3B, PHY_PMU_VALUE) and periodically updated.

The register bit PMU_IF_INVERSE controls the PMU Intermediate Frequency path.

The register bits PMU_VALUE signals the PMU measurement value

基本测距流程

细节流程

关于相差测距，研究了很久之后发现是个大坑。一位大神建议把那几个pmu对应的函数内部流程搞清楚，自己写。我表示力不从心啊，只好转到RSSI上。

Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示，无线发送层的可选部分，用来判定链接质量，以及是否增大广播发送强度。通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算的一种定位技术。

网上查了一些资料，RSSI=-(10*n*lgd+A) n代表传播指数,A代表距离1m时接受信号强度绝对值单位dBm 根据这个公式的推导距离d

                  所以d=10^((ABS(RSSI)-A)/(10*n))

其中A值的最佳范围为45—49，n值最佳范围为3.25—4.5

于是根据公式编了一段计算距离的程序

      // 距离dis=10^((ABS(RSSI)-A)/(10*n))
      double bbb = abs(msg->rssi);    //求出rssi的绝对值
      double ccc=(bbb-48.0)/45.0;
      double dis=exp10(ccc) ; //求出10的ccc次方

反复试了几次，A取了48，n取了4.5，可能不同的环境有差别吧

当然要添加头文件
#include "fastmath.h"

其中用到的两个数学函数
#define       abs(x)             fast_abs(x)          //取绝对值
#define       exp10(x)             fast_exp10(x)       //10的x次方

上视频

3米内，引脚输出低电平；
3-6米，脉冲；
6米以上，输出高电平。

上代码
在wsndemo.c中写的

#if APP_COORDINATOR
appUartSendMessage(ind->data, ind->size);
if (APP_CommandsPending(ind->srcAddr)) {
NWK_SetAckControl(APP_COMMAND_PENDING);
}
// 距离dis=10^((ABS(RSSI)-A)/(10*n))
double bbb = abs(msg->rssi);
double ccc=(bbb-48.0)/45.0;
double dis=exp10(ccc) ;
if(dis<3)
{
port_pin_set_output_level(PIN_PA13,0);
}
else if (dis<6)
{
port_pin_set_output_level(PIN_PA13,1);
delay_ms(50);
port_pin_set_output_level(PIN_PA13,0);
}else
{
port_pin_set_output_level(PIN_PA13,1);
}
#endif
return true;
}

复制代码

用LCD显示距离的话会直观很多，现在只好用这种笨办法演示一下。

ASF库里给的这几个例程确实很好用，我用的是wsndemo，其中终端通过appSendData()发数据，协调器通过appDataInd()接收数据。

小弟之前只玩过51，没用过库函数，结构体也不太明白。这次能参与到这个活动真挺幸运的，学到了很多东西。我读的是双控，一直在帮导师做PLC相关的项目，玩板子方面实在是菜鸟，以后还多向各位大神请教。

后面调好LCD再补充吧。

qq597578205

来看看大神的杰作

dcexpert

如果是室外效果会好一些，室内因为障碍物、墙壁造成的多径效应，对精度影响很大。

义剑仗乾坤

qq597578205 发表于 2015-4-2 22:47
来看看大神的杰作

别别其他几位才是大神
我也是刚学做了个半成品后面再完善

qq597578205

义剑仗乾坤发表于 2015-4-2 22:53
别别其他几位才是大神
我也是刚学做了个半成品后面再完善

我也想学习这块板子。。。没有板子好纠结

义剑仗乾坤

dcexpert 发表于 2015-4-2 22:52
如果是室外效果会好一些，室内因为障碍物、墙壁造成的多径效应，对精度影响很大。

是的站着不动信号强度也可能会变化

dcexpert

义剑仗乾坤发表于 2015-4-2 22:57
是的站着不动信号强度也可能会变化

因为R21使用的2.4G频率，也会收到Wifi的影响。虽然频点可能不一样，还是会把模拟信号叠加上去。

义剑仗乾坤

dcexpert 发表于 2015-4-2 23:07
因为R21使用的2.4G频率，也会收到Wifi的影响。虽然频点可能不一样，还是会把模拟信号叠加上去。

学习了！

lyzhangxiang

分享一些资料给你，好好研究研究

应该可以搞定的，不是很难，PPT中部分已经添加注释，方便理解

这篇PPT是atmel内部设计PMU的工程师写的，也算是比较专业了，仅此一篇，当然需要做一些实验，才能写好那几个函数，不过也需要一些基本的认识，比如多径效应等等，跳频测量也需要你好好理解下

ranging-with-ieee-802-15-4-narrow-band-phy.rar (53.6 KB, 下载次数: 29)

770781327

你初始化时指令延时时间增加下试试

义剑仗乾坤

lyzhangxiang 发表于 2015-4-3 08:42
分享一些资料给你，好好研究研究

应该可以搞定的，不是很难，PPT中部分已经添加注释，方便理解

这篇PPT是atmel内部设计PMU的工程师写的，也算是比较专业了，仅此一篇，当然需要做一些实验，才能写好那几个函数，不过也需要一些基本的认识，比如多径效应等等，跳频测量也需要你好好理解下

多谢！我再研究一下！