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[intel程序猿笔记] 在英特尔® EDISON 开发板上使用 MCU 和超声测距传感器

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英特尔® Edison 开发包含一个内部微控制器单元 (MCU)。在本文中，我将从两个方面解释使用内部 MCU 的优势

实时
能效

MCU 在多款应用中都至关重要。例如，基于英特尔® Edison 开发板的 Linux* 在与传感器交互时无法提供实时响应。 MCU 支持自 2.1 版开始能够在英特尔® Edison® 开发板固件软件版本上使用。

我们来了解一下英特尔® Edison 计算模块中使用的系统芯片 (SoC)：

英特尔® Edison 计算模块中的系统芯片包括两个 CPU：

双核英特尔® 凌动™ 处理器（500 MHz）标有主机 CPU。
采用 Minute 英特尔® 架构的 MCU （100 MHz）。标有 MCU。

Minute 英特尔架构内核是一款节能架构，基于英特尔® 486，并额外采用指令，能够与英特尔® 奔腾® 处理器兼容。 MCU 包含丰富的 I/O 子系统（GPIO、I2C、高速 UART、DMA）和 SRAM，并能够访问英特尔® Edison 计算模块上的所有 GPIO 针脚。适用于代码和数据的总 SRAM 为 192 kb。 MCU 使用 WindRiver 的实时 Viper* 操作系统运行。

MCU 程序支持在 Viper 内核上使用，并可控制连接到 MCU 上的外围设备，而不受英特尔凌动处理器的影响。例如，它能够控制 GPIO 针脚，与采用 I2C 和 UART 协议的传感器通信，并与英特尔凌动处理器通信。

为何在英特尔® Edison 上使用 MCU

使用 MCU 得益于两个原因：提供实时微秒级延迟和高能效。

英特尔凌动处理器和 Yocto Project* 标准 Linux* 分发版不支持即购即用的实时应用。

Linux 应用可能会被调度器先占用，从而造成不可接受且不可预测的延迟，因而不可能提供实时响应。

MCU 运行一个应用和实时操作系统，这使得其有可能提供实时响应。

对于许多通信协议需要严格遵守短时间来执行的传感器，均需要实时响应。

如要在没有内部 MCU 的情况下将这些传感器连接到英特尔® Edison 开发板，您将需要使用外部 MCU。在这种情况下，所有的传感器通信都在外部 MCU 上进行。例如，面向英特尔® Edison 开发板的 SparkFun Block* – Arduino 扩展板可提供外部 MCU 功能。但是，使用外部 MCU 将会增加 BOM 成本并提高解决方案的复杂性。

MCU 可以提高某些应用的能效，在这些应用中， CPU 设置为睡眠状态且 MCU 正在等待外部事件（如当传感器的值上升到超过阈值时）。

当外部事件出现时，MCU 将会唤醒 CPU。《使用 MCU SDK 和 API：代码示例》一文中介绍了实施示例。

为了解释如何使用内部 MCU，我们将把超声波测距传感器 HC-SR04 连接到英特尔® Edison 开发板中。我们将把测量到的距离输出到 Grove* LCD RGB 背光符号显示器中。

超声波测距传感器 HC-SR04

该传感器有四个针脚：

Vcc： 5V
Trig: 触发传感器信号。 MCU 向传感器发送 10 us 脉冲。传感器启动一次测量。
回波： 从传感器到 MCU 的回波信号。脉冲宽度随测量距离成比例增减。
Gnd：接地

图片展示了示波器屏幕上的协议：

1 个通道： Trig
2 个通道：回波

MCU 向 Trig 针脚发送一个脉冲。之后，传感器将相应回波针脚上的脉冲。

脉冲持续时间随测量距离成比例增减。

使用公式来计算距离（位于传感器数据表上）：

距离 (cm) = 回波脉冲持续时间 (us) / 58

传感器可以测量从 2 厘米到 400 厘米的距离（如数据表所示）。

不借助微秒级实时延迟，以预估的精确度不可能测量这么短的脉冲的持续时间。例如，调度器可能预先占用测量流程，测量结果可能无效。

将 HC-SR04 传感器连接到英特尔® Edison 开发板上的 MCU

组件：

英特尔® Edison 计算模块
面向 Arduino 的英特尔® Edison 开发板
Grove Basic Shield
Grove LCD RGB 背光灯
超声波测距传感器 HC-SR04
电路试验板

首先，安装适用于 Arduino 的英特尔® Edison 计算模块和英特尔® Edison 开发板。接下来，将 Grove Base Shield 扩展板连接至适用于 Arduino 的英特尔® Edison 开发板。将 Grove LCD RGB 背光灯连接至 Grove Basic Shield 上的任意 I2C 端口。

将超声波测距传感器 HC-SR04 连接至 Grove Basic Shield，如下：