基于MSPM0G3507的非接觸門禁控制系統(tǒng)

1   項(xiàng)目簡介

在一些特殊的場(chǎng)所，比如傳染病病房、手術(shù)室等需要嚴(yán)格區(qū)分污染區(qū)與非污染區(qū)的場(chǎng)景，對(duì)于非接觸來替換一些按鍵等，就非常有意義。本項(xiàng)目是通過手勢(shì)傳感器來控制隔離門禁的案例。

控制端在正常接收到門禁端的狀態(tài)信息后，獲門禁位置信息，同步顯示到OLED 屏上。當(dāng)手勢(shì)傳感器捕捉到指定動(dòng)作后，通過CAN 總線發(fā)送手勢(shì)指令。

門禁端在啟動(dòng)后執(zhí)行自檢，將起點(diǎn)到終點(diǎn)的位置檢測(cè)好，并把運(yùn)行一次的時(shí)間打包通過CAN 總結(jié)發(fā)送出來。門禁端在接收到指令后，與本身的位置相結(jié)合，執(zhí)行相應(yīng)的指令。通過PWM 來產(chǎn)生指定頻率的脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，通過DIR 高低電平設(shè)置來改變電機(jī)運(yùn)行方向，通過滑臺(tái)來實(shí)現(xiàn)門禁的打開與關(guān)閉功能。

實(shí)現(xiàn)功能，手勢(shì)向上，關(guān)閉門禁，手勢(shì)向下，打開門禁，手勢(shì)下壓，急停。

2   硬件結(jié)構(gòu)圖

1.1 Bom表（寫明器件型號(hào)）；

【1】

【2】

【3】

【4】

【5】

【6】

【7】

1.2 軟件開發(fā)：

【開發(fā)平臺(tái)】

Code Composer Studio Version: 12.7.0.00007

【外設(shè)的配置】

本項(xiàng)目主要的外設(shè)由IIC、PWM、CAN 來驅(qū)動(dòng)。

1.1.1 IIC 的配置

配置為1M 的速率，同時(shí)開啟收接中斷，配置發(fā)送與接收的緩沖區(qū)。

1.1.2 PWM的配置

選擇pwm0，以及通道0 為輸出，配置輸出1KHz的輸出波形，占空比50%。

配置輸出的IO為PB0

1.1.3 CAN的配置

配置仲裁速率為250K，數(shù)據(jù)傳輸速率為2M。

選擇RX為PA13，TX為PA12

保存后生成工程。

【公共代碼】

CAN 發(fā)送與接收代碼

1. CAN 接收中斷函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：

void MCAN0_INST_IRQHandler(void)

{

switch ( DL_MCAN_getPendingInterrupt(MCAN0_INST)) {case DL_MCAN_IIDX_LINE1:

/ * Check MCAN interrupts fired during TX/RX of CAN package */gInterruptLine1Status |= DL_MCAN_getIntrStatus(MCAN0_INST);

DL_MCAN_clearIntrStatus(MCAN0_INST,

gInterruptLine1Status,

DL_MCAN_INTR_SRC_MCAN_LINE_1);

gServiceInt = true;

break;

default:

break;

}

}

代碼中如果有CAN 的數(shù)據(jù)接收，則更新接收標(biāo)志

gServiceInt。

在主循環(huán)中判斷接收接收標(biāo)志位，如果為真則調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)

if(true == gServiceInt)

{

gServiceInt = false;

rxFS.fillLvl = 0;

if ((gInterruptLine1Status & MCAN_IR_RF0N_MASK) == MCAN_IR_RF0N_MASK) {rxFS.num = DL_MCAN_RX_FIFO_NUM_0;

while ((rxFS.fillLvl) == 0) {

DL_MCAN_getRxFIFOStatus(MCAN0_INST, &rxFS);

}

DL_MCAN_readMsgRam(MCAN0_INST, DL_MCAN_MEM_TYPE_FIFO, 0U, rxFS.num, &rxMsg);

DL_MCAN_writeRxFIFOAck(MCAN0_INST, rxFS.num, rxFS.getIdx);

processRxMsg(&rxMsg);

gInterruptLine1Status &= ~(MCAN_IR_RF0N_MASK);

/* Add request for transmission. */

}

}

在數(shù)據(jù)處理函數(shù)中，如果是門禁端，則判斷是否為命令的ID，如果是則根據(jù)命令設(shè)置電機(jī)運(yùn)行方向：

void processRxMsg(DL_MCAN_RxBufElement

*rxMsg)

{

uint32_t idMode;

uint32_t id;

idMode = rxMsg->xtd;

if (ID_MODE_EXTENDED == idMode) {id = rxMsg->id;

} else {

/ * Assuming package is using 11-bit standardID.

* When package uses standard id, ID is stored inID[28:18]*/

id = ((rxMsg->id & (uint32_t) 0x1FFC0000) >>(uint32_t) 18);

}

switch (id) {

case 0x3:

mydoor_t.run_dir = rxMsg->data[1];

set_dir();

break;

default:

/* Don’t do anything */break;

}

}

在控制端則對(duì)接收的ID 進(jìn)行判斷，并進(jìn)行數(shù)據(jù)解析：

void processRxMsg(DL_MCAN_RxBufElement*rxMsg)

{

uint32_t idMode;

uint32_t id;

idMode = rxMsg->xtd;

if (ID_MODE_EXTENDED == idMode) {id = rxMsg->id;

} else {

/ * Assuming package is using 11-bit standardID.

* When package uses standard id, ID is stored inID[28:18]*/

id = ((rxMsg->id & (uint32_t) 0x1FFC0000) >>(uint32_t) 18);

}

switch (id) {case 0x4:

mydoor_recv.run_state = rxMsg->data[0] ;

mydoor_recv.run_dir = rxMsg->data[1] ;

mydoor_recv.start_flage = rxMsg->data[2] ;

mydoor_recv.stop_flage = rxMsg->data[3] ;

mydoor_recv.run_one_time = rxMsg->data[4]+ (rxMsg->data[5]<<8);

mydoor_recv.run_this_time = rxMsg->data[6]

+ (rxMsg->data[7]<<8);

mydoor_recv.sta_link = 1 ;

break;

default:

/* Don’t do anything */

break;

}

}

CAN 發(fā)送：

在進(jìn)入主循環(huán)中，先對(duì)CAN 的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化：

txMsg0.id = ((uint32_t)(0x4)) << 18U;

/* Transmit data frame. */

txMsg0.rtr = 0U;

/* 11-bit standard identifier. */

txMsg0.xtd = 0U;

/* ESI bit in CAN FD format depends only on

error passive flag. */

txMsg0.esi = 0U;

/* Transmitting 4 bytes. */

txMsg0.dlc = 8U;

/ * CAN FD frames transmitted with bit rate

switching. */

txMsg0.brs = 1U;

/* Frame transmitted in CAN FD format. */

txMsg0.fdf = 1U;

/* Store Tx events. */

txMsg0.efc = 1U;

/* Message Marker. */

txMsg0.mm = 0xAAU;

/* Data bytes. */

txMsg0.data[0] = LED0_STATUS_ON;

txMsg0.data[1] = 0x00;

并根據(jù)對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行數(shù)據(jù)封門，并執(zhí)行數(shù)據(jù)發(fā)送功能：

if(1==mydoor_t.start_flage)

{

DL_TimerG_stopCounter(PWM_0_

INST);

mydoor_t.run_one_time = Tick -

mydoor_t.run_this_time;

mydoor_t.run_this_time = 0;

door_flag = 2;

// 記錄總時(shí)間

txMsg0.data[4] = (uint8_t)mydoor_

t.run_one_time;

txMsg0.data[5] = (uint8_t)(mydoor_

t.run_one_time>>8);

// 記錄起始時(shí)間

/ * Write Tx Message to the Message

RAM. */

DL_MCAN_writeMsgRam(MCAN0_

INST, DL_MCAN_MEM_TYPE_BUF, 0, &txMsg0);

/* Add request for transmission. */

DL_MCAN_TXBufAddReq(MCAN0_

INST, 0);

}

【PWM】

在pwm 代碼方面只需要啟動(dòng)或者關(guān)閉定時(shí)器就行了

void run_motor(void)

{

switch (mydoor_t.run_dir)

{

case 0x01:

if(mydoor_t.stop_flage == 0) // 如果沒有達(dá)到終點(diǎn)

{

DL_TimerG_startCounter(PWM_0_INST);

}

else{

DL_TimerG_stopCounter(PWM_0_INST);

}

break;

case 0x02:

if(mydoor_t.start_flage == 0)

{

DL_TimerG_startCounter(PWM_0_INST);

}

else

{

DL_TimerG_stopCounter(PWM_0_INST);

mydoor_t.run_state = 0;

}

break;

default:

DL_TimerG_stopCounter(PWM_0_INST);

mydoor_t.run_state = 0;

break;

}

}

【IIC 驅(qū)動(dòng)】

在工程中添加i2c 的驅(qū)動(dòng)封裝i2c_app.c/h

這個(gè)驅(qū)動(dòng)封裝了讀寫兩個(gè)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)與硬件低層的解耦。具體代碼見附件。

【OLED】

使用公有的OLED 驅(qū)動(dòng)庫，只需要封裝OLED_WR_Byte 即可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的移植。

void OLED_WR_Byte(uint8_t dat, uint8_t mode)

{

if (mode)

{

i2c_app_write(I2C_OLED_INST, 0x3C, data,&dat, 1);

}

else

{

i2c_app_write(I2C_OLED_INST, 0x3C, cmd,&dat, 1);

}

}

手勢(shì)傳感器有現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)庫，我這里只需要添加iic的讀寫驅(qū)動(dòng)即可。

【PAJ7620 手勢(shì)傳感器】

PAJ7620 移植驅(qū)動(dòng)，與OLED 一樣也只需要重寫讀寫函數(shù)即可以完成驅(qū)動(dòng)的移植

static void DEV_I2C_WriteByte(I2C_Regs *PAJ7620U2_I2C,uint8_t add_, uint8_t data_)

{

uint8_t Buf[1] = {0};

Buf[0] = data_;

i2c_app_write(I2C1, 0x73, add_,Buf, 2);

}

static void DEV_I2C_WriteWord(I2C_Regs *PAJ7620U2_I2C,uint8_t add_, uint16_t data_)

{

uint8_t Buf[2] = {0};

Buf[0] = data_ >> 8;

Buf[1] = data_;

i2c_app_write(I2C1, 0x73, add_,Buf, 2);

}

static uint8_t DEV_I2C_ReadByte(I2C_Regs *

PAJ7620U2_I2C,uint8_t add_)

{

uint8_t state;

uint8_t Buf[1];

Buf[0] = add_;

state = i2c_app_read(I2C1, 0x73, add_,Buf, 1);

if(state == 0)

{

return Buf[0];

}

else

return state;

}

以上是主要代碼的介紹。

【程序流程圖】

門禁端

3   項(xiàng)目總結(jié)

本項(xiàng)目主要是在利用Ti 的MSPM0G3507 這顆優(yōu)秀的MCU 來實(shí)現(xiàn)特殊環(huán)境下的無接觸的門禁控制，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)一點(diǎn)控制，一對(duì)多的數(shù)據(jù)交互。

整個(gè)項(xiàng)目的亮點(diǎn)就是MSPM0G3507 擁有80M 主頻， 搭載了FDCAN 高速總線， 可以輕松實(shí)現(xiàn)多個(gè)MCU 的組網(wǎng)，相比傳感的485 的總線組網(wǎng)有質(zhì)的提升，F(xiàn)DCAN 總線可以實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的組網(wǎng)。同時(shí)這個(gè)MCU還有高速的IIC 總線，可以實(shí)現(xiàn)一路IIC 驅(qū)動(dòng)多個(gè)如OLED、PAJ7620 的外設(shè)。

同時(shí)使用了MSPM0G3507 的PWM 外設(shè)，可以精準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。實(shí)現(xiàn)如門禁等電機(jī)控制場(chǎng)景。

（本文來源于《EEPW》202501）