基于RFbeam的V-LD1-60GHz毫米波雷达传感器数据获取（通过UART串口来控制模块）
文章目录
- V-LD1
- 命令发送
- 消息回复
- 通信示例
- 雷达数据获取
- 宏定义
- 通信代码
- 运行效果
- 附录：压缩字符串、大小端格式转换
- 压缩字符串
- 浮点数
- 压缩Packed-ASCII字符串
- 大小端转换
- 什么是大端和小端
- 数据传输中的大小端
- 总结
- 大小端转换函数
V-LD1
该模块是由串口进行控制的
串口协议结构体如下：
#pragma pack(1)
typedef struct
{
char Header[4];
uint32_t Length;
uint8_t DATA[43];
}V_LD1_Struct;
#pragma pack()
头文字是ASCII码字符串格式
然后四字节的Length表示DATA数据长度
数据位小端格式
通信方式就是先发一个命令 然后等待RESP返回 随后就是命令对应的数据
INIT命令支持修改波特率 但第一次发的时候必须用115200
修改波特率后 直到GBYE命令或复位、断电之前 都是修改后的波特率
命令发送
读取雷达命令就是GNFD 另外配置雷达参数则是SRPS
消息回复
发什么命令 就按什么格式回复 但RESP是肯定会最先回复的
另外 读雷达参数用GRPS命令
通信示例
雷达数据获取
通过GNFD命令获取雷达数据
如果不需要读大量数据 可以只使用115200
宏定义
#ifndef __V_LD1_H__
#define __V_LD1_H__
#include "main.h"
#pragma pack(1)
typedef struct
{
char Header[4];
uint32_t Length;
uint8_t DATA[43];
}V_LD1_Struct;
#pragma pack()
#pragma pack(1)
typedef struct
{
char Version[19];
char Unique_ID[12];
uint8_t Distance_Range;
uint8_t Threshold_Offset;
uint16_t Min_Range_Filter;
uint16_t Max_Range_Filter;
uint8_t Distance_Average_Count;
uint8_t Target_Filter;
uint8_t Distance_Precision;
uint8_t TX_Power;
uint8_t Chirp_Integration_Count;
uint8_t Short_Range_Distance_Filter;
}V_LD1_Radar_Parameter_Struct;
#pragma pack()
#pragma pack(1)
typedef struct
{
uint16_t ADC_Value[1024];
}V_LD1_RADC_Struct;
#pragma pack()
#pragma pack(1)
typedef struct
{
uint16_t Spectrum_Point[512];
uint16_t Threshold_Point[512];
}V_LD1_RFFT_Struct;
#pragma pack()
#pragma pack(1)
typedef struct
{
float Distance;
uint16_t Magnitude_Of_Target;
}V_LD1_PDAT_Struct;
#pragma pack()
#pragma pack(1)
typedef struct
{
uint32_t Frame_ID;
}V_LD1_DONE_Struct;
#pragma pack()
typedef enum
{
V_LD1_GNFD_RADC = (1<<0),
V_LD1_GNFD_RFFT = (1<<1),
V_LD1_GNFD_PDAT = (1<<2),
V_LD1_GNFD_DONE = (1<<5),
}V_LD1_GNFD_Enum;
typedef enum
{
V_LD1_RESP_OK = 0,
V_LD1_RESP_Unknown_CMD = 1,
V_LD1_RESP_Invalid_Parameter_Value = 2,
V_LD1_RESP_Invalid_RPST_Version = 3,
V_LD1_RESP_UART_Error = 4,
V_LD1_RESP_No_Calibration_Value = 5,
V_LD1_RESP_Timeout = 6,
V_LD1_RESP_NO_Programmed = 7,
}V_LD1_RESP_Enum;
extern uint8_t V_LD1_Status;
extern uint8_t V_LD1_RxBit;
extern uint8_t V_LD1_RxBuffer[1024];
extern uint8_t V_LD1_RxFlag;
extern V_LD1_Radar_Parameter_Struct V_LD1_Radar_Parameter_Global;
void Init_V_LD1(void);
void Read_V_LD1_Radar(void);
#endif
通信代码
# include "V_LD1.h"
uint8_t V_LD1_RxBit=0;
uint8_t V_LD1_RxBuffer[1024]={0};
uint8_t V_LD1_RxFlag=0;
uint8_t V_LD1_Status=0;
V_LD1_Radar_Parameter_Struct V_LD1_Radar_Parameter_Global={0};
V_LD1_Struct Read_V_LD1_Stu(void)
{
V_LD1_Struct V_LD1_Stu;
memset(&V_LD1_Stu,0,sizeof(V_LD1_Stu));
uint8_t i=0;
while(V_LD1_Status<2)
{
i++;
delay_ms(10);
if(i>=50)
{
V_LD1_RxBit=0;
V_LD1_Status=0;
V_LD1_RxFlag=0;
return V_LD1_Stu;
}
}
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],&V_LD1_RxBuffer[0],4);
memcpy(&V_LD1_Stu.Length,&V_LD1_RxBuffer[4],4);
memcpy(&V_LD1_Stu.DATA[0],&V_LD1_RxBuffer[8],V_LD1_Stu.Length);
V_LD1_RxBit=0;
V_LD1_Status=0;
V_LD1_RxFlag=0;
return V_LD1_Stu;
}
void Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Struct V_LD1_Stu)
{
uint8_t buf[51]={0};
memcpy(buf,&V_LD1_Stu,V_LD1_Stu.Length+8);
V_LD1_RxBit=0;
V_LD1_Status=0;
V_LD1_RxFlag=0;
HAL_UART_Transmit(&V_LD1_UART_Handle,buf,V_LD1_Stu.Length+8,0xFFFF);
}
int Read_V_LD1_RESP(void)
{
V_LD1_Struct V_LD1_Stu=Read_V_LD1_Stu();
if (V_LD1_Stu.Header[0]=='R' && V_LD1_Stu.Header[1]=='E' && V_LD1_Stu.Header[2]=='S' && V_LD1_Stu.Header[3]=='P' && V_LD1_Stu.Length==1)
{
return V_LD1_Stu.DATA[0];
}
else
{
return -1;
}
}
int Read_V_LD1_VERS(V_LD1_Struct* V_LD1)
{
V_LD1_Struct V_LD1_Stu=Read_V_LD1_Stu();
if (V_LD1_Stu.Header[0]=='V' && V_LD1_Stu.Header[1]=='E' && V_LD1_Stu.Header[2]=='R' && V_LD1_Stu.Header[3]=='S' && V_LD1_Stu.Length==19)
{
memcpy(V_LD1,&V_LD1_Stu,27);
return 0;
}
else
{
return -1;
}
}
void Read_V_LD1_Radar(void)
{
V_LD1_Struct V_LD1_Stu={0};
V_LD1_PDAT_Struct PDAT_Stu = {0};
GUI_Struct Stu={0};
uint8_t RESP_Code=0;
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],"GNFD",4);
V_LD1_Stu.Length=1;
V_LD1_Stu.DATA[0]=0|V_LD1_GNFD_PDAT;
Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Stu);
RESP_Code=Read_V_LD1_RESP();
printf("[INFO] GNFD PDAT RESP: %d\n",RESP_Code);
V_LD1_Stu=Read_V_LD1_Stu();
if (V_LD1_Stu.Header[0]=='P' && V_LD1_Stu.Header[1]=='D' && V_LD1_Stu.Header[2]=='A' && V_LD1_Stu.Header[3]=='T' && V_LD1_Stu.Length==6)
{
memcpy(&PDAT_Stu,&V_LD1_Stu.DATA[0],6);
printf("[INFO] PDAT: %f %d\n",PDAT_Stu.Distance,PDAT_Stu.Magnitude_Of_Target);
Stu.COM=0x00;
Stu.BCNT[0]=0;
Stu.BCNT[1]=6;
memcpy(&Stu.DATA[0],&PDAT_Stu,6);
GUI_Slave_Send(Stu);
}
}
void Init_Radar_Parameter(void)
{
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Distance_Range=0;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Threshold_Offset=60;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Min_Range_Filter=5;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Max_Range_Filter=460;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Distance_Average_Count=5;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Target_Filter=0;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Distance_Precision=1;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.TX_Power=31;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Chirp_Integration_Count=20;
V_LD1_Radar_Parameter_Global.Short_Range_Distance_Filter=0;
}
void Init_V_LD1(void)
{
V_LD1_Struct V_LD1_Stu={0};
V_LD1_RxBit=0;
V_LD1_Status=0;
V_LD1_RxFlag=0;
uint8_t RESP_Code=0;
memset(V_LD1_RxBuffer,0,sizeof(V_LD1_RxBuffer));
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],"RFSE",4);
V_LD1_Stu.Length=0;
Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Stu);
RESP_Code=Read_V_LD1_RESP();
printf("[INFO] RFSE RESP: %d\n",RESP_Code);
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],"INIT",4);
V_LD1_Stu.Length=1;
V_LD1_Stu.DATA[0]=0;
Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Stu);
RESP_Code=Read_V_LD1_RESP();
printf("[INFO] INIT RESP: %d\n",RESP_Code);
if(RESP_Code==V_LD1_RESP_OK)
{
if(Read_V_LD1_VERS(&V_LD1_Stu)==0)
{
printf("[INFO] V_LD1_Version: %s\n",V_LD1_Stu.DATA);
memcpy(&V_LD1_Radar_Parameter_Global.Version[0],&V_LD1_Stu.DATA[0],19);
}
}
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],"TGFI",4);
V_LD1_Stu.Length=1;
V_LD1_Stu.DATA[0]=0 ;
Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Stu);
RESP_Code=Read_V_LD1_RESP();
printf("[INFO] TGFI RESP: %d\n",RESP_Code);
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],"INTN",4);
V_LD1_Stu.Length=1;
V_LD1_Stu.DATA[0]=20;
Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Stu);
RESP_Code=Read_V_LD1_RESP();
printf("[INFO] INTN RESP: %d\n",RESP_Code);
memcpy(&V_LD1_Stu.Header[0],"SRDF",4);
V_LD1_Stu.Length=1;
V_LD1_Stu.DATA[0]=0;
Send_V_LD1_Stu(V_LD1_Stu);
RESP_Code=Read_V_LD1_RESP();
printf("[INFO] SRDF RESP: %d\n",RESP_Code);
Read_V_LD1_Radar();
}
运行效果
附录：压缩字符串、大小端格式转换
压缩字符串
首先HART数据格式如下：
重点就是浮点数和字符串类型
Latin-1就不说了 基本用不到
浮点数
浮点数里面 如 0x40 80 00 00表示4.0f
在HART协议里面 浮点数是按大端格式发送的 就是高位先发送 低位后发送
发送出来的数组为：40,80,00,00
但在C语言对浮点数的存储中 是按小端格式来存储的 也就是40在高位 00在低位
浮点数：4.0f
地址0x1000对应00
地址0x1001对应00
地址0x1002对应80
地址0x1003对应40
若直接使用memcpy函数 则需要进行大小端转换 否则会存储为：
地址0x1000对应40
地址0x1001对应80
地址0x1002对应00
地址0x1003对应00
大小端转换：
void swap32(void * p)
{
uint32_t *ptr=p;
uint32_t x = *ptr;
x = (x << 16) | (x >> 16);
x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);
*ptr=x;
}
压缩Packed-ASCII字符串
本质上是将原本的ASCII的最高2位去掉 然后拼接起来 比如空格(0x20)
四个空格拼接后就成了
1000 0010 0000 1000 0010 0000
十六进制：82 08 20
对了一下表 0x20之前的识别不了
也就是只能识别0x20-0x5F的ASCII表
压缩/解压函数后面再写：
//传入的字符串和数字必须提前声明 且字符串大小至少为str_len 数组大小至少为str_len%4*3 str_len必须为4的倍数
uint8_t Trans_ASCII_to_Pack(uint8_t * str,uint8_t * buf,const uint8_t str_len)
{
if(str_len%4)
{
return 0;
}
uint8_t i=0;
memset(buf,0,str_len/4*3);
for(i=0;i<str_len;i++)
{
if(str[i]==0x00)
{
str[i]=0x20;
}
}
for(i=0;i<str_len/4;i++)
{
buf[3*i]=(str[4*i]<<2)|((str[4*i+1]>>4)&0x03);
buf[3*i+1]=(str[4*i+1]<<4)|((str[4*i+2]>>2)&0x0F);
buf[3*i+2]=(str[4*i+2]<<6)|(str[4*i+3]&0x3F);
}
return 1;
}
//传入的字符串和数字必须提前声明 且字符串大小至少为str_len 数组大小至少为str_len%4*3 str_len必须为4的倍数
uint8_t Trans_Pack_to_ASCII(uint8_t * str,uint8_t * buf,const uint8_t str_len)
{
if(str_len%4)
{
return 0;
}
uint8_t i=0;
memset(str,0,str_len);
for(i=0;i<str_len/4;i++)
{
str[4*i]=(buf[3*i]>>2)&0x3F;
str[4*i+1]=((buf[3*i]<<4)&0x30)|(buf[3*i+1]>>4);
str[4*i+2]=((buf[3*i+1]<<2)&0x3C)|(buf[3*i+2]>>6);
str[4*i+3]=buf[3*i+2]&0x3F;
}
return 1;
}
大小端转换
在串口等数据解析中 难免遇到大小端格式问题
什么是大端和小端
所谓的大端模式，就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
所谓的小端模式，就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
简单来说：大端——高尾端，小端——低尾端
举个例子，比如数字 0x12 34 56 78在内存中的表示形式为：
1)大端模式：
低地址 -----------------> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
2)小端模式：
低地址 ------------------> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12
可见，大端模式和字符串的存储模式类似。
数据传输中的大小端
比如地址位、起止位一般都是大端格式
如：
起始位：0x520A
则发送的buf应为{0x52,0x0A}
而数据位一般是小端格式（单字节无大小端之分）
如：
一个16位的数据发送出来为{0x52,0x0A}
则对应的uint16_t类型数为： 0x0A52
而对于浮点数4.0f 转为32位应是：
40 80 00 00
以大端存储来说 发送出来的buf就是依次发送 40 80 00 00
以小端存储来说 则发送 00 00 80 40
由于memcpy等函数 是按字节地址进行复制 其复制的格式为小端格式 所以当数据为小端存储时 不用进行大小端转换
如：
uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x00,0x00,0x80,0x40};
memcpy(&dat,buf,4);
float f=0.0f;
f=*((float*)&dat); //地址强转
printf("%f",f);
或更优解：
uint8_t buf[]={0x00,0x00,0x80,0x40};
float f=0.0f;
memcpy(&f,buf,4);
而对于大端存储的数据（如HART协议数据 全为大端格式） 其复制的格式仍然为小端格式 所以当数据为小端存储时 要进行大小端转换
如：
uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};
memcpy(&dat,buf,4);
float f=0.0f;
swap32(&dat); //大小端转换
f=*((float*)&dat); //地址强转
printf("%f",f);
或：
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};
memcpy(&dat,buf,4);
float f=0.0f;
swap32(&f); //大小端转换
printf("%f",f);
或更优解：
uint32_t dat=0;
uint8_t buf[]={0x40,0x80,0x00,0x00};
float f=0.0f;
dat=(buf[0]<<24)|(buf[0]<<16)|(buf[0]<<8)|(buf[0]<<0)
f=*((float*)&dat);
总结
固 若数据为小端格式 则可以直接用memcpy函数进行转换 否则通过移位的方式再进行地址强转
对于多位数据 比如同时传两个浮点数 则可以定义结构体之后进行memcpy复制（数据为小端格式）
对于小端数据 直接用memcpy写入即可 若是浮点数 也不用再进行强转
对于大端数据 如果不嫌麻烦 或想使代码更加简洁（但执行效率会降低） 也可以先用memcpy写入结构体之后再调用大小端转换函数 但这里需要注意的是 结构体必须全为无符号整型 浮点型只能在大小端转换写入之后再次强转 若结构体内采用浮点型 则需要强转两次
所以对于大端数据 推荐通过移位的方式来进行赋值 然后再进行个别数的强转 再往通用结构体进行写入
多个不同变量大小的结构体 要主要字节对齐的问题
可以用#pragma pack(1) 使其对齐为1
但会影响效率
大小端转换函数
直接通过对地址的操作来实现 传入的变量为32位的变量
中间变量ptr是传入变量的地址
void swap16(void * p)
{
uint16_t *ptr=p;
uint16_t x = *ptr;
x = (x << 8) | (x >> 8);
*ptr=x;
}
void swap32(void * p)
{
uint32_t *ptr=p;
uint32_t x = *ptr;
x = (x << 16) | (x >> 16);
x = ((x & 0x00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF);
*ptr=x;
}
void swap64(void * p)
{
uint64_t *ptr=p;
uint64_t x = *ptr;
x = (x << 32) | (x >> 32);
x = ((x & 0x0000FFFF0000FFFF) << 16) | ((x >> 16) & 0x0000FFFF0000FFFF);
x = ((x & 0x00FF00FF00FF00FF) << 8) | ((x >> 8) & 0x00FF00FF00FF00FF);
*ptr=x;
}
