[发明专利]一种UWB三射频测距电路及其驱动方法

权利要求书

1.一种UWB三射频测距电路，包括电源模块、接口模块和主控模块，其特征在于，还包括多射频转接板、三个UWB射频模块、三个LED模块；

其中，

电源模块与主控模块相连，用于为主控模块以及通过多射频转接板连接的UWB射频模块提供3.3V的工作电压；

接口模块与上位机系统相连，用于与高层数据库及处理过程进行信息交互；

主控模块采用MCU为主控芯片，通过SPI接口读写UWB射频模块；

多射频转接板与主控模块和UWB射频模块分别相连，用于连接主控模块和UWB射频模块；

UWB射频模块包括具有UWB收发器功能的通信芯片及射频天线，三个UWB射频模块均通过多射频转接板与主控模块通信，用于实现UWB信号的收发；

LED模块与UWB射频模块相连，三个LED模块分别用于指示三个UWB射频模块的收发状态。

2.根据权利要求1所述的一种UWB三射频测距电路，其特征在于：

所述主控模块的MCU引出2个GPIO引脚连接到多射频转接板上的二/四译码器的输入端，从二/四译码器的四个输出端选取三个分别连接到三个UWB射频模块的片选线上，通过控制两个GPIO引脚的电平高低来产生4个信号，其中的3个信号SS1、SS2、SS3用来片选三个UWB射频模块中的一个进行通信，另一个信号用来关闭片选，SPI的其它信号线SCK、MOSI及MISO经多射频转接板以总线方式并联到三个UWB射频模块上，由它们共同使用这3条信号线。

3.根据权利要求2所述的一种UWB三射频测距电路，其特征在于：

主控模块上电之后，需要对三个UWB射频模块进行复位，把经过二/四译码器得到的作为片选线的三个信号线，分别与主控模块引出的一条GPIO引脚共同连接到多射频转接板上的三个二输入或门的输入端，三个二输入或门的输出端分别连三个UWB射频模块的复位端RSTN1、RSTN2、RSTN3，实现复位指定的UWB射频模块。

4.根据权利要求3所述的一种UWB三射频测距电路，其特征在于：

所述UWB射频模块在收发UWB信号产生中断时，从三个UWB射频模块引出中断线IRQ1、IRQ2、IRQ3分别连接到多射频转接板上的三输入或门的三个输入端，三输入或门的输出端连接到主控模块的中断线IRQ上，三个UWB射频模块只要有一个产生中断请求就会触发主控模块的中断响应，主控模块处理中断时，三个UWB射频模块又有中断产生时，主控模块不会立即处理，而是等到当前中断处理完成后再通过轮询三个UWB射频模块的状态寄存器来判断是哪个产生的中断，进而片选该UWB射频模块进行处理；

三个LED模块分别与三个UWB射频模块相连，每个LED模块都有两个LED灯用来指示对应的UWB射频模块的接收和发送UWB信号的状态。

5.一种UWB三射频测距电路的驱动方法，基于权利要求1-4任意一项所述的UWB三射频测距电路，其特征在于，包括以下步骤：

S1、创建三个优先级相同的任务，分别为任务1、任务2、任务3，构成一个就绪任务队列，三个任务分别对应三个UWB射频模块控制它们完成收发UWB信号的相关功能，由于每个UWB射频模块完成的功能是一样的，所以每个任务的执行代码都是一样的；为每个任务赋值一个参数cs来选择对应的UWB射频模块，其中cs＝1，2，3，在每个任务中的参数cs是一个特定的值，即任务1的参数cs＝1，任务2的参数cs＝2，任务3的参数cs＝3；

S2、运行任务x，其中x＝1，2，3，初始化三射频测距电路的UWB射频模块x，通过参数cs和GPIO引脚的电平信号复位指定的UWB射频模块x；配置相应参数，为每个任务配置不同的信道参数，其他参数配置相同，对于全局变量采用结构体数组分别存储，使三个任务独立运行，把对三个UWB射频模块的操作分隔开，三个任务设置不同的信道，即三个UWB射频模块采用不同的信道，保证在与三个采用不同信道的单射频标签通信时互不干扰，并行测距；

S3、主控模块通过SPI接口读写UWB射频模块，发送指令控制UWB射频模块收发UWB信号，UWB射频模块通过中断电路产生中断告知主控模块已完成状态转化，并通过LED模块指示出来，由于处理中断会轮询三个UWB射频模块判断是哪个射频模块发出的中断请求，故在退出中断处理程序返回到原任务时，应使原任务和参数cs的对应关系不变，防止读写与任务不匹配的UWB射频模块，只要有一个UWB射频模块产生中断，就会停止执行当前任务而去处理中断，当处理完当前发生的所有中断后，返回继续运行原任务；

S4、当任务x本次执行结束时会调用调度器，此时任务x加入就绪队列末尾，调度器从就绪队列中依次运行下一个任务，在下一个任务中主控模块通过SPI接口读写另一个UWB射频模块并控制其工作；调度器循环调度三个任务直到又运行到任务x，主控模块把定位相关数据和指令发送给UWB射频模块后，UWB射频模块便可以独立工作，当处于发送状态时，UWB射频模块会自动地按照配置发送完整的一帧，并自动地记录时间戳操作，当处于接收状态时，UWB射频模块会持续侦听信号并接收，上述过程均是UWB射频模块的硬件实现，无需主控模块控制，此时的主控模块可执行其他任务，即开始执行对另一个UWB射频模块的任务；

S5、循环执行步骤S3和S4，在此期间测得的距离通过接口模块上传到上位机系统。