激光测距运用了数电、模电、算法实现等技术

研究生时期在实验室两年半，工作七年，做过的项目大大小小也不少了。第一次说要做视频教程的时候，第一反应就是做一个激光测距的视频教程。一个是因为它的综合性很强，还有一个就是我被它虐的最深。

说到综合性强，激光测距运用了数电、模电、算法实现等技术，涵盖了波粒二象性、傅里叶变换、光的漫反射等物理特性，而且对每部分的实现要求都很高，只要其中一个环节没做好，就不可能得到最终的想要的结果：毫米级的误差。说到虐我最深，在预研的前一个半月里，看论文、抄板、抓波形、研究原理，总是没对它做出透彻的分析，那时候总有一个成语挂在嘴边：山穷水尽。

数电这块，它跟PLL芯片有关，就是925芯片。CPU本身是有PWM输出能力的，但还是选用了PLL芯片来做正弦波的前置，这也是有道理的。一旦CPU输出PWM，务必会占用一定的资源，影响后面对反馈的处理和FFT计算。PLL适用于很多场合，或者说大家很多场合都接触过，只是没有注意而已。有兴趣的可以看看单片机的时钟系统，它就是一个复杂的PLL系统。

PLL基本框图

模电部分就有很多了，升压电路、放大和滤波电路以及反馈控制部分都是模电类的，特别是放大和滤波电路对运放的应用要求非常高，一个电阻和电容的取值不当就可能造成很大误差。咱们这行是必须通过动手调试才能掌握到非常熟练的，比如涉及到运放的轨到轨输出、抬中点等等，原理一看就懂，但是不调试，也仅仅是“懂”而已，并不能熟练应用。

做课件的时候也给大家说过，傅里叶变换（FT）在模电层面难度才排第二，但是已经让大部分人焦头烂额了，就更别提排第一的拉普拉斯变换了。傅氏变换之所以排第二，是因为大家建立起时域到频域的坐标系过度后，还是能对它有直观的认识，；然后一步步到DFT再到FFT是可以建立数学模型的。拉氏变换就不是这样，它是直接转到了复数域，一个比频域更不直观的坐标系上，所以，拉氏变换比傅氏变换更难，以后有机会我再带给大家拉氏变换的内容，你们多多少少也期待一下吧。咱们回过头来说FT，它的公式就是需要大家死记硬背的，不理解或者不会算都没事儿，但是必须记住，因为它是DFT和FFT的基础。后两者并不是新公式，它们只是为了使FT能够在数字系统进行运算而发展起来的。而且大家在看完课件中对FFT的算法实现一节，所有代码加起来都没超过100行，是不是觉得FFT也不过如此？

FFT的蝶形运算

关于课件也有几个小遗憾，在这里也希望大家能够谅解。其一是没有关于光学部分的介绍。如果你要问为什么没有？因为我也不懂，哈哈。激光的发射和接收都有不同的光学结构的，这个是开模时加工厂直接做了外包，我们技术部门并没有参与，而是直接做的测试，所以光学部分并没有涉及。其二，也是最近有些人私下找我所说的，作为一个完整的测距系统，他们希望能出一套演示硬件电路。这个问题我在刚开始做课件时就考虑过，简而言之就是激光测距的演示硬件比较复杂，而且没有光学部分也不容易达到理论的效果，因此就作罢。我就建议有兴趣的同学可以自己搭建模拟或实际电路，这期间有什么问题我也会全力配合。

最后跟大家聊一下我的单片机老师吧，惭愧的是都忘了他姓氏名谁了，下面就尊称单老师吧。他毕业于东南大学自动化学院（学生时期最大的遗憾，就是复试时差了1.5分），过程控制的博士，但是来校第一年就教单片机，结果就是不会呗，上课都是拿着书本年。本来这门课程就生涩，照本宣科的念更不能提起大家的兴趣，所以那一年的单片机课程很是无聊。但是，就在下一学期，去上单片机辅导班的同学回来说，看见单老师也在那儿上辅导课。就这件事儿让大家对他很有改观，顺便还有一点小敬佩。再下一学期，单老师又带我们过程控制课程-他的老本行。过控是要求数学功底的，这个就难不住单老师了，不管什么公式，单老师不用看书本，自己都能整面黑板的推导。说这件事的重点就在于，大家都有自己擅长的，也有不擅长的，怎么通过不同的方法和途径来加强学习，把自己不擅长的方便慢慢变得擅长和熟练，这才是重点。

PS：也就是单老师第一次对我们说，书，要越读越薄。与君共勉吧~