内容介绍

项目描述

Qorvo 的 DWM3001CDK 是为基于 DW3110 IC 的 DWM3001C 全集成 (UWB) 模块开发的设计套件，可与 Apple U1 和 U2 芯片互操作。DWM3001C 是一款基于Qorvo DW3110 IC的全集成 UWB 收发模块。集成DW3110 IC、nRF52833 BLE SoC、平面 UWB 天线、加速度计、电源管理和晶振，大幅缩短设计周期。

内部框图

框图 - Qorvo DWM3001C 6.5GHz与8.0GHz超宽带 (UWB) 模块

本期活动我才用Qorvo 的 DWM3001CDK 开发板设计一款类似于AirTag的物品查找设备。该设备可实现1.5m以内的物品报警功能.

此任务我采用任务1+自命题方式完成。使用蓝牙连接设备，UWB进行距离显示，LED指示灯与蜂鸣器实现声光提醒。

AirTag 是苹果公司于 2021 年 4 月推出的一款蓝牙定位追踪器，主要用于帮助用户追踪和查找重要物品.

精确查找：以通过 iPhone 的“精确查找”功能，获取物品的方向和距离信息。
声音提示：如果物品在蓝牙范围内，用户可以通过“查找”应用或 Siri 让 AirTag 发出声音，从而快速找到它。

简短的硬件介绍

本期我才用DWM3001CDK 开发板板载的LED灯和外接了一款有源蜂鸣器来实现整体功能。

板载有LED四个灯，一个有源蜂鸣器组成。并使用官方提供的Qorvo NearbyInteraction软件查看测距与方位。

整体组成

实物框图

软件流程图

在制作功能之前，除去创建了UWB任务初始化之外，还有蜂鸣器的任务，这样我可以在测距的函数中直接调用这个函数实现声光报警。

板载LED初始化，LED初始化有流水灯效果。

void BoardInit(void)
{
    bsp_board_init(BSP_INIT_LEDS | BSP_INIT_BUTTONS);
    peripherals_init();

    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {

        //1号灯
        bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_0);
        nrf_delay_ms(100);
        //2号灯
        bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_3);
        nrf_delay_ms(100);
        //3号灯
        bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_2);
        nrf_delay_ms(100);
        //4号灯
        bsp_board_led_invert(BSP_BOARD_LED_1);
        nrf_delay_ms(100);
    }
     
}

蜂鸣器初始化与任务创建

    nrf_gpio_cfg_output(BSP_BUZZ);   //引脚初始化
    nrf_gpio_pin_set(BSP_BUZZ);   // 设置 GPIO 11 高电平
    nrf_delay_ms(100);          // 延时 500 毫秒
    nrf_gpio_pin_clear(BSP_BUZZ); // 设置 GPIO 11 低电平
    nrf_delay_ms(100);          // 延时 500 毫秒
    buzzerQueue = xQueueCreate(5, sizeof(BuzzerCommand_t));  // 创建队列
    // 创建蜂鸣器任务
    if (xTaskCreate(buzzer_task, "BuzzerTask", BUZZER_TASK_STACK_SIZE, NULL, BUZZER_TASK_PRIORITY, &buzzerTaskHandle) != pdPASS) {
        APP_ERROR_HANDLER(NRF_ERROR_NO_MEM);
    }

  #define BUZZER_PWM_PIN  11  // 连接蜂鸣器的 GPIO 引脚
  #define BUZZER_TASK_STACK_SIZE 128
  #define BUZZER_TASK_PRIORITY 2
  typedef struct {
      uint32_t duration_ms;  // 持续时间
          uint8_t  state;        // 0 = 关闭, 1 = 打开
          } BuzzerCommand_t;
          
	static QueueHandle_t buzzerQueue;  // 队列句柄
	static TaskHandle_t  buzzerTaskHandle;  // 任务句柄
void buzzer_task(void *pvParameters) {
    BuzzerCommand_t cmd;
    nrf_gpio_cfg_output(BSP_BUZZ);  // 配置为输出模式

    while (1) {
        if (xQueueReceive(buzzerQueue, &cmd, portMAX_DELAY) == pdPASS) {
            if (cmd.state) {
                nrf_gpio_pin_set(BSP_BUZZ);  // 打开蜂鸣器
            } else {
                nrf_gpio_pin_clear(BSP_BUZZ);  // 关闭蜂鸣器
            }
            vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(cmd.duration_ms));  // 持续时间
            nrf_gpio_pin_clear(BSP_BUZZ);  // 关闭蜂鸣器
        }
    }
}          
void buzzer_control(uint8_t state, uint32_t duration_ms) {
    BuzzerCommand_t cmd = { .state = state, .duration_ms = duration_ms };
    xQueueSend(buzzerQueue, &cmd, portMAX_DELAY);
}

UWB的任务初始化与任务的创建

	if (uwb_init() != DWT_SUCCESS) {
   			APP_ERROR_HANDLER(NRF_ERROR_RESOURCES);
     }
    DefaultTaskInit();
    //探测DW芯片后，驱动程序版本可用
    const char ver[]    = FULL_VERSION;
    const char *drv_ver = dwt_version_string();
    const char *mac_ver = uwbmac_get_version();
    char str[256];
    int sz;
    sz  = sprintf(str, "Application: %s\r\n", ApplicationName);
    sz += sprintf(&str[sz], "BOARD: %s\r\n", BoardName);
    sz += sprintf(&str[sz], "OS: %s\r\n", OsName);
    sz += sprintf(&str[sz], "Version: %s\r\n", ver);
    sz += sprintf(&str[sz], "Modified By: yanqisui\r\n");
    sz += sprintf(&str[sz], "%s\r\n", drv_ver);
    sz += sprintf(&str[sz], "MAC: %s\r\n", mac_ver);
    sz += sprintf(&str[sz], "ACCESSORY_RANGING_ROLE: %s\r\n", (ACCESSORY_RANGING_ROLE) ? "Initiator" : "Responder");
    reporter_instance.print(str, sz);
    //启动FreeRTOS调度程序。
    osKernelStart();
    for (;;) {
        APP_ERROR_HANDLER(NRF_ERROR_FORBIDDEN);

    }

软件运行逻辑图

功能展示图片及说明

在与手机非常进的时候（距离 <0.1m）

第一个LED0灯会亮，并且蜂鸣器长响，表示物体距离非常近。

最小距离.jpg

在与手机非常进的时候（距离 <0.5m）

第二个LED3灯会亮，并且蜂鸣器50ms响50ms关闭，表示物体距离已接近。

在与手机非常进的时候（距离 <1.0m）

第二个LED3灯会亮，并且蜂鸣器100ms响100ms关闭，表示物体距离已靠近。

在与手机非常进的时候（距离 <1.5m）

第二个LED4灯会亮，并且蜂鸣器关闭，表示物体距离太远。此时应该提醒客户继续更改查找的方向。

主要代码与逻辑实现

      if (distance_cm <= 10)
      {
          bsp_board_led_on(BSP_BOARD_LED_0);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_3);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_2);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_1);
          nrf_gpio_pin_set(BSP_BUZZ);// 蜂鸣器常响

      }else if(distance_cm <= 50)
      {
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_0);
          bsp_board_led_on(BSP_BOARD_LED_3);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_2);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_1);
          buzzer_control(1, 50);  // 蜂鸣器响 50ms
          buzzer_control(0, 50);  // 关闭蜂鸣器 50ms
        }else if(distance_cm <= 100){
        
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_0);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_3);
          bsp_board_led_on(BSP_BOARD_LED_2);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_1);
          buzzer_control(1, 100);  // 蜂鸣器响 100ms
          buzzer_control(0, 100);  // 关闭蜂鸣器 100ms
        }else if(distance_cm <= 150){
        
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_0);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_3);
          bsp_board_led_off(BSP_BOARD_LED_2);
          bsp_board_led_on(BSP_BOARD_LED_1);      
        }

项目中遇到的难题和解决方法

由于第一次接触UWB的开发，因此在协议上及开发商遇到了不少的困难，虽然这款NRF52833芯片非常强大。对于前期入门的我来说，开发环境都要搭建好久，最后我在官方的代码中和文件的备注中寻找到了一些线索，通过提供的代码示例，外加大模型来给予解释，因此我很快了解了这款框架的运行逻辑，由于我之前没有接触过FreeRtos因此在编写代码还是比较困难。因为现在AI发展非常好，我很多地方的解读，代码的构建让AI来制作，因此我在给AI喂数据的同时，我也了解了很多，也许这就是作中学，学中作的感觉吧！让我受益匪浅。

对本活动的心得体会

本期的活动让我学习了NRF的开发，使用SEGGER Embedded Studio和官方实例代码完成了一项简单的UWB任务，在这学习期间学到了很多关于UWB的知识，同时通过开发板完成了一个能够解决实际生活的DIY制作。因此我非常心满意足。同时也感谢硬禾学堂举办的Funpack4活动。感谢群友的互助与交流。接下来我会继续学习有关UWB相关的知识和制作。继续给大家分享出有趣好玩的作品。本期就到这里。我们下一期活动再见。

感谢您的耐心阅读

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