Proximity Measurement and OSC Communication via Grove Ultrasonic Ranger on Bela
alexmwst
15 hours ago df1f8e4ac15e051695bbb0410efe6eb04acb37cf
commit | author | age
df1f8e 1 /*
A 2  ____  _____ _        _
3 | __ )| ____| |      / \
4 |  _ \|  _| | |     / _ \
5 | |_) | |___| |___ / ___ \
6 |____/|_____|_____/_/   \_\
7 http://bela.io
8 */
9 /**
10 \example Sensors/ultrasonic-distance-sensor/render.cpp
11
12 Measuring distances with ultrasonic sensors
13 ---------------------------
14
15 Ultrasonic sensors can detect distances to a high degree of accuracy, even
16 in many conditions where infrared sensors would not be suitable (e.g.: when natural
17 light is a problem.
18 For this example we used the [HC-SR04](https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf).
19
20 After it receives a short pulse (> 10us) at its TRIGGER input, the module outputs from the
21 ECHO output a pulse whose length is proportional to the distance of the object that is in
22 front of the sensor. When a trigger is received the module emits an ultrasonic wave
23 from its emitter and then receives the signal back in its receiver, measuring the time
24 difference between the two.
25
26 According to the datasheet of this sensor, the following relation stands:
27     time[us] / 58 = distance[cm]
28 The dataseheet recommends a minimum interval of 60ms between triggers, in order to be able to
29 read the result appropriately.
30
31 Bela sends out the TRIGGER event every 2646 samples(60ms) and then waits for a pulse to come
32 appear on the ECHO pin. The `PulseIn` class is used here to monitor a digital pin for an HIGH
33 pulse and once the pulse termiantes, it returnes the duration ( in samples ) of the pulse.
34
35 The module requires a 5V power supply and its digital inputs and outputs are low at 0V and
36 HIGH at 5V. Check the pin diagram in the IDE to see where to find the pins you need.
37 It is important that the 5V ECHO output from the module *is not* connected
38 straight to Bela's digital inputs, as that would most likely kill the Bela board
39 (digital I/Os are 3.3V tolerant). You will need to use a passive resistor divider from the
40 HC-SR04's ECHO output to scale down the voltage before connecting it to the digital input
41 on `gEchoDigitalInPin`.
42
43 On the scope you should see the pulses coming in from the trigger and the distance. The closer
44 the object, the shorter the pulses. Make sure you set the trigger to "channel 1" (the pulse) and
45 you set the horizontal zoom appropriately.
46 */
47
48 #include <Bela.h>
49 #include <stdlib.h>
50 #include <libraries/Scope/Scope.h>
51 #include <libraries/PulseIn/PulseIn.h>
52
53 PulseIn pulseIn;
54 Scope scope;
55 int gTriggerInterval = 2646; // how often to send out a trigger. 2646 samples are 60ms
56 int gMinPulseLength = 7; //to avoid spurious readings
57 float gRescale = 58; // taken from the datasheet
58 unsigned int gTrigDigitalOutPin = 7; //channel to be connected to the module's TRIGGER pin - check the pin diagram in the IDE
59 unsigned int gEchoDigitalInPin = 7; //channel to be connected to the modules's ECHO pin via resistor divider. Check the pin diagram in the IDE
60 int gTriggerCount = 0;
61 int gPrintfCount = 0;
62
63 bool setup(BelaContext *context, void *userData)
64 {
65     // Set the mode of digital pins
66     // pinMode(context, 0, gTrigDigitalOutPin, OUTPUT); // writing to TRIGGER pin
67     // pinMode(context, 0, gEchoDigitalInPin, INPUT); // reading from ECHO pin
68     pulseIn.setup(context, gEchoDigitalInPin, HIGH); //detect HIGH pulses on the ECHO pin
69     scope.setup(2, context->digitalSampleRate);
70     return true;
71 }
72
73 void render(BelaContext *context, void *userData)
74 {
75     for(unsigned int n = 0; n < context->digitalFrames; ++n){
76         gTriggerCount++;
77         bool state;
78         if(gTriggerCount == gTriggerInterval){
79             pinMode(context, 0, gTrigDigitalOutPin, OUTPUT); // writing to TRIGGER pin
80             state = LOW;
81             digitalWriteOnce(context, n, gTrigDigitalOutPin, state);
82         } else if (gTriggerCount == gTriggerInterval+1) {
83             pinMode(context, 0, gTrigDigitalOutPin, OUTPUT); // writing to TRIGGER pin
84             state = HIGH;
85             digitalWriteOnce(context, n, gTrigDigitalOutPin, state);
86         } else if (gTriggerCount == gTriggerInterval+2) {
87             gTriggerCount = 0;
88             state = LOW;
89             digitalWriteOnce(context, n, gTrigDigitalOutPin, state);
90         } else {
91             pinMode(context, 0, gTrigDigitalOutPin, INPUT); // writing to TRIGGER pin
92         }
93
94         auto dRead = digitalRead(context, n, gEchoDigitalInPin);
95         int pulseLength = pulseIn.hasPulsed(context, n); // will return the pulse duration(in samples) if a pulse just ended
96
97         float duration = 1e6 * pulseLength / context->digitalSampleRate; // pulse duration in microseconds
98
99         static float distance = 0;
100         if(pulseLength >= gMinPulseLength){
101             // rescaling according to the datasheet
102             distance = duration / gRescale;
103         }
104         static int count = 0;
105         if(count > 5000){ // we do not want to print the value every time we read it
106             rt_printf("pulseLength: %d, distance: %fcm\n", pulseLength, distance);
107             count = 0;
108         }
109         ++count;
110         // Logging to the scope the pulse inputs (gEchoDigitalInPin) and the distance
111         scope.log(dRead * 0.5, distance/100);
112     }
113 }
114
115 void cleanup(BelaContext *context, void *userData)
116 {
117 }