CN110568443A - 一种超声波测距芯片以及超声波测距系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超声波测距芯片以及应用该超声波测距芯片的超声波测距系统，涉及超声波测距技术领域；其特征在于，所述超声波测距芯片包括电源模块、超声波收发模块、主控模块；所述电源模块的输入端连接外部电源Vbat，其输出端连接超声波收发模块、主控模块的电源输入端；所述超声波收发模块与所述主控模块双向连接，用于按照主控模块的指令发送超声波以及判断是否有回波信号；所述主控模块根据所述回波信号的回波时间，计算障碍物距离。本发明的超声波测距芯片能够有效地减少其外围电路的电子元件的数量，有效的改善了芯片的EMC性能，并且能够降低产品的成本。

Description

一种超声波测距芯片以及超声波测距系统

技术领域

本发明涉及超声波测距技术领域，具体涉及一种超声波测距芯片以及应用该超声波测距芯片的超声波测距系统。

背景技术

由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求；并且利用超声波测距时，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境也具有一定的适应能力，用途极度广泛。

采用超声测距，均需要超声波传感器，而超声波芯片也是超声波传感器必不可少的元器件，现有产品的超声波芯片的周边电路元器件结构复杂，电子元器件较多，使PCB布局紧张，不仅影响了超声波芯片的EMC(电磁兼容)性能，而且造成了超声传感器的成本较高。

发明内容

本发明的第一目的旨在提供一种超声波测距芯片，该芯片能够有效地减少其周边外围电路的元器件的构成就能够实现超声波测距功能，成本低，测距准确。本发明的第一目的通过以下技术方案实现：

一种超声波测距芯片，其特征在于，包括电源模块、超声波收发模块、主控模块；

所述电源模块的输入端连接外部电源Vbat，输出端分别连接超声波收发模块、主控模块的电源输入端；所述超声波收发模块与所述主控模块双向连接；

所述超声波收发模块包括信号放大单元、模数转换单元、信号处理单元、超声波前端控制单元以及传感器驱动单元；所述超声波前端控制单元的一个输出端连接所述传感器驱动单元的输入端，所述超声波前端控制单元还给所述信号放大单元提供放大增益系数，所述超声波前端控制单元与所述主控模块双向连接；所述传感器驱动单元的输出端发送超声波信号；所述信号放大单元的信号输入端接收回波信号，其输出端连接模数转换单元的输入端；所述模数转换单元的输出端连接所述信号处理单元的输入端；所述信号处理单元的输出端连接所述超声波前端控制单元的输入端。

本发明的超声波片的所述超声波收发模块用于按照主控模块的指令发送超声波以及判断是否有回波信号；所述主控模块根据所述回波信号的回波时间，计算障碍物距离。所述超声波前端控制单元根据所述主控单元的指令控制所述传感器驱动单元输出超声波信号；所述信号放大单元用于接收所述回波信号，按照所述放大增益系数对其输入信号进行放大；所述模数转换单元对信号放大单元放大的信号进行采样；所述信号处理单元对模数转换单元采样后的信号进行滤波；所述超声波前端控制单元将信号处理单元滤波后的信号按照预先设定的比较阈值进行比较，判断是否具有回波信号，当有超过比较阈值的信号时，发送结果给主控模块。

进一步地，所述电源模块包括第一电压调整单元以及第二电压调整单元；所述第一电压调整单元的输出端连接所述超声波收发模块的电源输入端；所述第二电压调整单元的输出端连接所述主控模块的电源输入端。

进一步地，还包括ADC模块，所述ADC模块包括模数转换器以及多路选择开关，所述多路选择开关设置在所述模数转换器输入端以及所述ADC模块的多个输入端之间，所述ADC模块的多个输入端分别连接第一电压调整单元的输出端、第二电压调整单元的输出端、外部电源Vbat；通过控制多路选择开关的各个开关的通断以选择输入给所述模数转换模块的输入信号；所述模数转换器的输出端连接主控模块的输入端。

进一步地，还包括温度传感器，所述ADC模块的一个输入端连接温度传感器的输出端。

进一步地，还包括通用输入输出模块，所述通用输入输出模块包括第一GPIO单元、第二GPIO单元；所述第一电压调整单元的输出端连接所述第一GPIO单元的电源输入端，所述第一GPIO单元具有至少一个用于芯片功能开发I/O端口，所述第一GPIO单元的I/O端口还对应连接至所述ADC模块的输入端；所述第二GPIO单元的电源输入端连接所述外部电源Vbat，所述第二GPIO单元具有至少一个用于采集和/或输出外部电源Vbat级别信号的I/O端口。

进一步地，还包括与所述主控模块双向连接的通讯模块，所述通讯模块包括主通讯单元、从通讯单元以及用于通讯的LIN总线，每一通讯单元均包括一LIN控制器与LIN收发器。

该进一步地技术方案中，所述LIN收发器用于将所述LIN控制器发送的数据流转换成具有转换率控制和波形整形的总线信号；所述LIN控制器用于对所述主控模块发送出的发送数据流以及LIN总线上传输的接收数据流的数据校验。

具体地，

所述LIN控制器包括发送模块；所述发送模块包括发送寄存器，所述发送寄存接具有接收主控模块发送的发送数据流的数据接收端、以及发送数据的数据发送端；

用于存储所述发送数据流的数据数量的发送数量寄存器；

与所述发送寄存器连接，用于实时计数已发送的数据数量的发送数据计数器；

发送比较匹配单元，其两个输入端分别连接所述发送数据计数器以及所述发送数量寄存器；

用于根据发送寄存器发送的数据量实时计算校验字节的发送自动校验计算器，所述发送自动校验算数器通过一发送校验开关连接所述发送寄存器，所述发送校验开关具有控制端，所述发送比较匹配单元的输出端连接所述发送校验开关的控制端。

进一步地，所述LIN控制器还包括用于选择发送自动校验计数器所应用的校验模式的校验模式选择开关。

更具体地，

所述LIN控制器还包括接收模块，所述接收模块包括用于接收LIN总线上传送的接收数据流的接收寄存器，所述接收数据流的数据字节为接收校验字节；

用于存储所述接收数据流的数据数量的接收数量寄存器；

用于实时计数所述接收寄存器接收的数据数量的接收数据计数器；

接收比较匹配单元，其两个输入端分别连接所述接收数据计数器以及所述接收数量寄存器；

用于根据接收寄存器接收的数据量实时计算校验字节的接收自动校验计算器；

校验字节比较匹配单元，其一个输入端连接接收寄存器，另一个输入端通过一接收校验开关连接所述接收自动校验计算器；

用于选择接收自动校验计数器所应用的校验模式的校验模式选择开关。

本发明的第二目的旨在提供一种应用第一目的的超声波测距芯片的超声波系统。本发明的第二目的通过以下技术方案实现：

一种超声波测距系统，所述超声波测距系统具有用于发射和/或接收超声波信号的探头，其特征在于，还包括第一目的所述的超声波芯片以及该芯片的外围路，所述超声波芯片的超声波收发模块通过所述探头发送和/或接收超声波信号。

本发明的超声波测距芯片能够有效地减少其外围电路的电子元件的数量，有效的改善了芯片的EMC性能，并且能够降低产品的成本，外围电路电子元件的数量由传统的独立器件方式的50个以上减少到20个左右就能够实现超声波测距，超声波测距芯片的外围电路的成本降低30％以上。

附图说明

图1是本发明实施例提供的超声波测距芯片的内部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的超声波测距芯片的超声波收发单元的内部结构组成框图；

图3是本发明实施例提供的LIN控制器的发送模块的构成以及原理图；

图4是本发明实施例提供的LIN控制器的接收模块的构成以及原理图；

附图标号说明：

1-芯片内部总线、2-LIN总线。

具体实施方式

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，以下结合实施例对本发明作进一步说明，具体实施例仅限于方便解释本发明的方案内容，本发明保护的内容不限于具体实施例揭示的内容。

一种超声波测距芯片，用于超声波传感器的信号处理，所述超声波传感器具有探头；所述超声波测距芯片包括电源模块、超声波收发模块、通用输入输出接口模块、主控模块、通讯模块、ADC模块。

所述超声波收发模块包括信号放大单元、模数转换单元、信号处理单元、超声波前端控制单元以及传感器驱动单元；所述超声波前端控制单元的一个输出端连接所述传感器驱动单元的输入端，另外一个信号输出端连接主控模块的输入端，所述超声波前端控制单元还给所述信号放大单元提供放大增益系数，所述超声波前端控制单元与所述主控模块双向连接；所述传感器驱动单元的输出端发送超声波信号；所述信号放大单元用于接收回波信号，按照所述放大增益系数对其输入信号进行放大，其输出端连接模数转换单元的输入端，所述模数转换单元的输出端连接所述信号处理单元的输入端，所述信号处理单元的输出端连接所述超声波前端控制单元的输入端。

所述主控模块与所述通讯模块双向连接。

所述超声波前端控制单元根据所述主控单元的指令控制所述传感器驱动单元输出超声波信号；所述信号放大单元用于接收所述回波信号，按照所述放大增益系数对其输入信号进行放大；所述模数转换单元对信号放大单元放大的信号进行采样；所述信号处理单元对模数转换单元采样后的信号进行滤波；所述超声波前端控制单元将信号处理单元滤波后的信号按照预先设定的比较阈值进行比较，判断是否具有回波信号，当有超过比较阈值的信号时，发送结果给主控模块。

主控模块包括定时器、看门狗、乘法器、静态随机存储器、闪存存储器；看门狗定期的查看主控模块内部的情况(受干扰的情况)，一旦发生错误就向想主控模块发出重启信号，看门狗的作用是也是现有技术常用的技术方案，此处不再赘述；定时器用于内部时基计算、也可工作于PWM模式(映射到GPIO的I/O端口)、输入捕捉模式等，定时器的作用也是现有技术常用的技术方案，此处不再赘述；乘法器可有效提高计算速度，提高效率；静态随机存储器(本实施例为16KB的SRAM)更利于较大数据存储和计算；所述闪存存储器内存储有超声波收发模块所使用的超声波发射频率、脉冲个数、驱动电流、放大增益系数、带通滤波频带和滤波Q值、比较阈值等参数。

本实施例中主控模块指的是ARM的M0内核，是ARM的ARMv6-M架构。M0内核外接有多个寄存器(图中未示)，当芯片上电后，闪存存储器内的各个参数分别传输写入在各个寄存器中，超声波收发模块从各个寄存器获取所使用的超声波发射频率、脉冲个数、驱动电流、放大增益系数、带通滤波频带和滤波Q值、比较阈值等数值。

电源模块的输入端连接外部电源Vbat，电源模块包括3.3V电压调整单元(即第一电压调整单元)以及1.8V电压调整单元(即第二电压调整单元)；两个电压调整单元分别输出3.3V、1.8V电压；3.3V电压为M0内核的外设、超声波收发模块提供工作电压；1.8V为所述主控模块提供工作电压；外部电源Vbat最高电压可接入40V。

通用输入输出模块(GPIO模块)，包括3.3VGPIO单元(即第一GPIO单元)以及外部电源GPIO单元(即第二GPIO单元)；第一GPIO单元具有6个可容耐3.3V电压的I/O端口(图1中的PA0～PA5)，第二GPIO单元具有2个可容耐外部电源Vbat的I/O端口；第一GPIO单元的电源输入端连接第一电压调整单元的输出端，第二GPIO单元的电源输入端连接外部电源Vbat；主控模块对通用IO寄存器(芯片外部寄存器)写入相应的对通用输入输出模块各个I/O端口的配置(某一I/O端口为输入、输出或者上拉等)，比如某一I/O端口配置为输出，则上电后该I/O端口输出端口而具备输出能力。第二GPIO单元的容耐Vbat电压的I/O端口可承受最高40V电压，可以直接连接Vbat电压的信号，两个Vbat电压级别的GPIO端口，具备直接驱动蜂鸣器(buzzer)的能力，可节省本芯片外围的蜂鸣器驱动电路，减少外部电平转换器件的引入，提高集成度，使系统达到成本节省和空间紧凑的效果，节省成本。

在一个应用中，通用输入输出模块的第一GPIO单元的I/O端口可以连接所述超声波收发模块的信号放大单元的输出端(图中未示)，接收所述超声波收发模块发送的回波模拟信号，能够使芯片的开发者在芯片的开发过程中使用示波器等工具对回波模拟信号进行采样、分析，以提高芯片开发进度。

通用输入输出模块为用户开发产品提供灵活的途径，根据客户的使用需要灵活确定，比如还可以驱动LED、信号电平采集、进行UART通讯等，通用输入输出模块的作用也是现有技术公知的技术，此处不再赘述。

ADC模块，包括模数转换器(本实施例采用逐次逼近型模数转换器)、多路选择开关；多路选择开关可将多路模拟量分时输入模数转换器；本实施例中模数转换器为10位模数转换器、多路选择开关为12路选择开关；ADC模块的各个输入端(12路选择开关)对应连接第一电压调整单元的输出端、第二电压调整单元的输出端、外部电源Vbat、超声波芯片内部集成的温度传感器(即图1中的Tj)、第一GPIO单元的各个I/O端口(图中连接关系未示)，输出端连接至主控模块；通过对12路选择开关的各开关的通断选择输入给模数转换器的输入信号，模数转换器对相应的信号进行模数转换以便M0内核采集，并将转换后的信号应用于相关模块。

ADC模块是芯片领域的常规功能模块，比如具备温度传感器信号采集作用，可为超声波探测的精度作温度补偿提供条件，超声波在不同温度下传播速度的关系式，公式1：C＝(331.45+0.61Tj/℃)m/s，其中Tj就是温度传感器采集的温度；ADC模块还可采集芯片内部供电电压值，具有电压检测单元，可进行过压和/或低压检测，为确保芯片或系统工作在正常电压范围提供条件，比如检测Vbat供电电压，当模数转换器检测到的此时电压为8.5V(低于预先设定的规格8.8V)时，就会对M0内核进行相应的提示，M0内核进行相应的处理(比如暂停正常探测工作)；当检测电压为17V(高于预先设定的规格16V)时，则电压过高可提示电压过高时刻暂停发送超声波，以免损坏换能器。

ADC模块的输入信号为第一GPIO单元提供时，用于外部信号的模拟量采集以及比较。

通讯模块包括主通讯单元以及从通讯单元，每一通讯单元包括一LIN控制器与LIN收发器，即通讯模块采用双LIN通讯，所述LIN收发器用于将所述控制器发送的数据流转换成具有转换率控制和波形整形的总线信号；所述LIN控制器用于对所述主控模块发送出的发送数据流以及LIN总线上传输的接收数据流的数据校验；本发明双LIN通讯模块具有双路通讯接口，双LIN通讯模块能够在同一个时刻即能作为从节点向芯片内部传输数据，也能作为主节点向下发送和接收数据，而单LIN节点在一个时刻仅能作为从节点或者主节点，而双LIN可以同时作为主节点和从节点；作为子系统，它是从节点，但是作为子系统的核心，它也是主节点；例如，某一组LIN接收外部信号比如汽车BCM(汽车车身控制器)发来一个启动命令，主控系统接收到之后便执行距离探测命令，同时通过另一组LIN(作为主节点)协调启动内部子系统工作。

双LIN通讯模块作为系统性问题考虑，可以非常便利于系统通讯搭建，减少开发复杂度和提高可靠性。本发明的双LIN通讯模块采用2路LIN2.2收发器，外部LIN信号通过LIN2(主通讯单元的数据接收端)或LIN1(从通讯单元的数据接收端)进入LIN2.2 PHY(物理层)，物理层内部逻辑将信号进行分离，将接收信号通过RX通道进入LIN控制器，进而进入芯片内总线1(图1中黑色粗线条)再到主控模块；主控模块将数据(比如检测到的回波信号)通过芯片内部总线写入某一路LIN控制器进而通过TX通道传送到LIN2.2 PHY发送到LIN总线上。每一各通讯单元内配上有上拉电阻，上拉电阻的阻值范围1K～30K欧姆。本发明的双LIN通讯模块还可向前兼容LIN1.3通信协议。

本实施例中，LIN控制器包括了发送模块以及接收模块；如图3所示，其中发送模块包括了发送寄存器、发送数量寄存器、发送数据计数器、发送比较匹配单元、校验模式选择开关、发送自动校验计算器、发送校验开关；其中，发送寄存器的数据接收端连接M0内核，用于接收从M0内核发送的发送数据流，并将发送数据流的各个数据通过LIN总线发送出去；发送数量寄存器用于存储所述发送数据流的数据数量；发送数据计数器连接发送寄存器，用于实时计数已发送的数据数量；发送比较匹配单元的两个输入端分别连接发送数量寄存器以及发送数据计数器，用于将发送数据计数器的计数值和预先设定的发送数量寄存器的数据数量比较；校验模式选择开关用于选择发送自动校验所应用的校验模式，其中校验模式为LIN协议所规范的经典校验模式或增强校验模式；所述发送自动校验连接发送寄存器，根据发送寄存器发送的数据量实时计算校验字节；发送校验开关用于连接发送自动校验寄存器的输出端与发送寄存器之间，其具有控制端，发送比较匹配单元的输出端连接校验开关的控制端；当所述发送比较匹配单元的结果为数据匹配(发送数据计数器的计数和发送数量寄存器数量相同)，校验开关关闭，发送自动校验计算器将计算好的校验字节发送至所述发送寄存器去发送，当发送寄存器发送所述校验字节完毕，生成帧发送中断标识，此时发送数据计数器、发送数量寄存器、发送自动校验计算器内的数据复位(或者清零)，进行下一帧发送数据流的发送。

发送模块的工作流程：

发送数据流从M0内核(即主控模块)进入发送寄存器，同时发送数量寄存器记录发送数据流的数据数量；发送寄存器每发送一个数据，发送数据计数器的数值加1，发送比较匹配单元将发送数据计数器的计数值和发送数量寄存器内的数据数量进行比较；发送寄存器每发送一个数据的同时，发送自动校验计数器根据设定的校验模式计算校验字节；当发送数量寄存器的数据数量和发送数据计算器的计数值匹配时，发送校验开关关闭，发送自动校验计算器将已计算好的校验字节发送至所述发送寄存器发送出去，当校验字节发送完毕，生成帧发送中断标记，同时此时发送数据计数器、发送数量寄存器、发送自动校验计算器内的数据复位(或者清零)，进行下一帧发送数据流的发送。

如图4所示，LIN控制器的接收模块包括了接收寄存器、接收数量寄存器、接收数据计数器、接收比较匹配单元、校验模式选择开关、接收自动校验计算器、接收校验开关、校验匹配单元；

其中，接收寄存器通过其数据接收端来接收LIN总线2上传送的接收数据流，并将各个数据逐个接收，所述接收数据流包括接收校验字节；接收数量寄存器用于存储所述接收数据流的数据数量；接收数据计数器用于实时计数所述接收寄存器接收的数据的计数值；接收比较匹配单元的两个输入端连接所述接收数量寄存器以及接收数据计数器，用于将接收数据计数器的计数值和接收数量寄存器的数量比较，当数据匹配(二者的值相同)时，生成帧接收中断标记；校验模式选择开关用于连接所述接收自动校验计算器所使用的校验模式，同样，校验模式为LIN协议所规范的经典校验模式或增强校验模式；接收自动校验计算器按校验模式的计算方式自动计算出校验字节；所述接收校验开关连接所述接收自动校验计算器的输出端与所述校验字节匹配单元的一个输入端之间，其具有控制端，其控制端连接所述接收比较匹配单元的输出端，当生成了帧接收中断标记时，校验字节比较匹配单元比较接收数据流的接收校验字节与接收自动校验计算器的校验字节，当二者匹配，产生校验匹配标识，同时接收数量寄存器、接收收据计数器、接收自动校验计算器的数据复位(或者清零)，进行下一帧接收数据流的接收。

本发明的LIN控制器能够有效的保证数据流接收与发送的准确性，LIN控制器的发送模块是从M0内核将发送数据流一次写入发送寄存器，发送寄存器按照发送数据流的次序逐一发送给LIN收发器(发送寄存器与LIN收发器连接)，再通过LIN总线发送至外部通信设备。LIN控制器的接收模块是通过LIN收发器从LIN总线接收所述接收数据流至接收寄存器，接收寄存器完成数据接收后，产生校验匹配标识(图4)，M0内核识别该校验匹配标识后，一次获取所述接收数据流；本发明的LIN控制器的数据流的接收和发送过程不需要M0内核的干预。

本发明的超声波收发模块的超声波发射频率可以动态调整以适应不同的用户在不同的使用场景，同时也能够适应不同的超声波传感头；超声波发射频率支持的发射频率为30KHz～80KHz，脉冲个数从1～32个以适应不同场景加强或者选择性增加障碍物回波的强度，驱动电流具备从108mA～300mA可调范围；上述各参数的调整是通过在寄存器内的数据进行调整内进行调整，参数的调整可以是超声波传感器具有良好的探测性能，有效的提高产品的竞争力。

本发明的芯片发送超声波是指令式操作(由主控模块发出指令)，在比较台阶(阈值)和增益、脉冲个数除了提前的设定外，可以与M0内核的定时器相配合任意微秒级的时刻动态调整，有效适应复杂的测试需求；比如用户可以在M0内核启动时，启动一个定时器，每当定时器到达一个计时点时，如1ms，将增益寄存器(用于存放放大增益系数的寄存器)值调节为10，当定时点到2ms时，将增益寄存器的值调节为12等；上述动态调整的设置是通过编程实现自动调整的，应当知道，编程的程序时存储在M0内核的闪存存储器中的。放大增益、驱动电流和M0内核的定时器相配合，在任意时刻作0-31级的动态调整，具备较高的调节精度、灵活性。

调试模块连接M0内核，用于debug调试，方便开发人员查看内部资源状态和数据跟踪。调试模块采用DAP仿真调试接口，是产品开发阶段用户调试主控系统的接口，用于下载/上传代码，观察内核行为，寄存器值变化等作用，利于快速开发使用芯片。

本发明的芯片还包括可校准的16MHzRC振荡器、10KHz低频振荡器、16MHzRC振荡器，给内核和总线提供时钟信号；10K低频振荡器，用于低功耗设计时钟信号；上电复位模块与ADC模块配合使用(此时ADC模块的输入信号为第一电压调整单元的输出信号或第二电压调整单元的输出信号)以确保芯片能够维持在正常的工作电压上工作，上电复位模块的具体功能也是现有技术公知的常识，此处不再赘述。

下面说明一下本发明的超声波测距芯片的工作原理：

本发明的芯片上电后，主控模块执行启动发送命令，进行初始化，主控模块的闪存内的各个参数写入相应的寄存器中，各个寄存器内的各个参数写入到超声波收发模块相应的单元中；其中，超声波模拟前端控制单元将按设定的超声波发射频率、脉冲个数、驱动电流工作，将脉冲信号输出到外部变压器，变压器驱动压电陶瓷片，将电能转换成指定频率的机械能传递到超声波传感器的传感头，从而将超声波传递到空气中发射出去；当接收到障碍物反射的回波，信号放大单元将按指定增益(放大倍数)对回波信号放大处理，经过模数转换单元对放大后的信号进行采样后进入信号处理单元，信号处理单元根据带通滤波频带和滤波Q值对信号予以滤波，再将处理后的信号送往超声波模拟前端控制单元，超声波模拟前端控制单元将回波幅值和事先设定的比较阈值进行比较，若有超过比较阈值的回波幅值，将超声波收发模块的触发接收中断，通知M0内核进行回波时间的记录和脉冲宽度记录，以便计算障碍物距离。距离计算公式2：d＝(c*t)/2，其中d：探测的距离，c：超声波的波速，t：回波时间；当有温度补偿时，超声波的波速c根据上述的公式1进行温度补偿；主控模块根据相关协议将回波信息从通讯模块上传或者下发。

在一个实施例中，所述超声波测距芯片采用QFN24封装方式封装，其各个Pin脚的定义参考表1：

本发明还提供了一种超声波测距系统，所述超声波测距系统具有用于发射和/或接收超声波信号的探头，还包括上述所述的超声波芯片以及该芯片的外围路，所述超声波芯片的超声波收发模块通过所述探头发送和/或接收超声波信号。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，不经创造性所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波测距芯片，其特征在于，包括电源模块、超声波收发模块、主控模块；

所述电源模块的输入端连接外部电源Vbat，输出端分别连接超声波收发模块、主控模块的电源输入端；所述超声波收发模块与所述主控模块双向连接；

所述超声波收发模块包括信号放大单元、模数转换单元、信号处理单元、超声波前端控制单元以及传感器驱动单元；所述超声波前端控制单元的一个输出端连接所述传感器驱动单元的输入端，所述超声波前端控制单元还给所述信号放大单元提供放大增益系数，所述超声波前端控制单元与所述主控模块双向连接；所述传感器驱动单元的输出端发送超声波信号；所述信号放大单元的信号输入端接收回波信号，其输出端连接模数转换单元的输入端；所述模数转换单元的输出端连接所述信号处理单元的输入端；所述信号处理单元的输出端连接所述超声波前端控制单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的超声波测距芯片，其特征在于，所述电源模块包括第一电压调整单元以及第二电压调整单元；所述第一电压调整单元的输出端连接所述超声波收发模块的电源输入端；所述第二电压调整单元的输出端连接所述主控模块的电源输入端。

3.根据权利要求2所述的超声波测距芯片，其特征在于，还包括ADC模块，所述ADC模块包括模数转换器以及多路选择开关，所述多路选择开关设置在所述模数转换器输入端以及所述ADC模块的多个输入端之间，所述ADC模块的多个输入端分别连接第一电压调整单元的输出端、第二电压调整单元的输出端、外部电源Vbat；通过控制多路选择开关的各个开关的通断以选择输入给所述模数转换模块的输入信号；所述模数转换器的输出端连接主控模块的输入端。

4.根据权利要求3所述的超声波测距芯片，其特征在于，还包括温度传感器，所述ADC模块的一个输入端连接温度传感器的输出端。

5.根据权利要求3所述的超声波测距芯片，其特征在于，还包括通用输入输出模块，所述通用输入输出模块包括第一GPIO单元、第二GPIO单元；所述第一电压调整单元的输出端连接所述第一GPIO单元的电源输入端，所述第一GPIO单元具有至少一个用于芯片功能开发I/O端口，所述第一GPIO单元的I/O端口还对应连接至所述ADC模块的输入端；所述第二GPIO单元的电源输入端连接所述外部电源Vbat，所述第二GPIO单元具有至少一个用于采集和/或输出外部电源Vbat级别信号的I/O端口。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的超声波测距芯片，其特征在于，还包括与所述主控模块双向连接的通讯模块，所述通讯模块包括主通讯单元、从通讯单元以及用于通讯的LIN总线，每一通讯单元均包括一LIN控制器与LIN收发器。

7.根据权利要求6所述的超声波测距芯片，其特征在于，所述LIN控制器包括发送模块；所述发送模块包括发送寄存器，所述发送寄存接具有接收主控模块发送的发送数据流的数据接收端、以及发送数据的数据发送端；

用于存储所述发送数据流的数据数量的发送数量寄存器；

与所述发送寄存器连接，用于实时计数已发送的数据数量的发送数据计数器；

发送比较匹配单元，其两个输入端分别连接所述发送数据计数器以及所述发送数量寄存器；

用于根据发送寄存器发送的数据量实时计算校验字节的发送自动校验计算器，所述发送自动校验算数器通过一发送校验开关连接所述发送寄存器，所述发送校验开关具有控制端，所述发送比较匹配单元的输出端连接所述发送校验开关的控制端。

8.根据权利要求7所述的超声波测距芯片，其特征在于，所述LIN控制器还包括用于选择发送自动校验计数器所应用的校验模式的校验模式选择开关。

9.根据权利要求7所述的超声波测距芯片，其特征在于，所述LIN控制器还包括接收模块，所述接收模块包括用于接收LIN总线上传送的接收数据流的接收寄存器，所述接收数据流的数据字节为接收校验字节；

用于存储所述接收数据流的数据数量的接收数量寄存器；

用于实时计数所述接收寄存器接收的数据数量的接收数据计数器；

接收比较匹配单元，其两个输入端分别连接所述接收数据计数器以及所述接收数量寄存器；

用于根据接收寄存器接收的数据量实时计算校验字节的接收自动校验计算器；

校验字节比较匹配单元，其一个输入端连接接收寄存器，另一个输入端通过一接收校验开关连接所述接收自动校验计算器；

用于选择接收自动校验计数器所应用的校验模式的校验模式选择开关。

10.一种超声波测距系统，所述超声波测距系统具有用于发射和/或接收超声波信号的探头，其特征在于，还包括权利要求1～9任意一项所述的超声波芯片以及该芯片的外围电路，所述超声波芯片的超声波收发模块通过所述探头发送和/或接收超声波信号。