成½½腾微电子有限公司
GM3101
1
概述
GM3101
是专用于倒½雷达的超声波测距芯片，该芯片提供
4
路超声波探头的驱动，并根据超声波特
性和倒½雷达的½用环境进行了一系列智½化处理，在保证超声波测距精确性的基础上，更加强了报警功
½的准确性和实用性。测试结果编码后采用双线差分方式输出，提高了信号传输的抗干扰性。
GM3101
可为倒½雷达系统提供最简单的单芯片控制方案，替代现有的单片机控制方案。该芯片的优
势在于½可½地为倒½雷达系统提高集成度，减少外围元件。同时该芯片的功½满足高端和通用性的要求，
用户利用该组芯片既可以生产高性½的整机产品，还可以灵活设½其产品的报警方式。全硬件方式实现系
统功½，既降½了用户的开发难度，更对系统性½有了显著的提高。
2
特征
——电源电压：５Ｖ
——四路超声波探头接口，探头发送驱动信号５Ｖ＠２½Ａ
——报警信号编码输出，报警信号包括：各探头检测到的障碍物距离危险等级信号、最近障碍物方
½信号、最近障碍物距离信号及附加消息，信号电平５Ｖ
——检测结果输出周期８０½½
——具备自动增益控制，实现分级放大
——具有防声波衍射误报处理，提高报警信号的准确性
——具有环境适应功½，提高报警功½的实用性
——具有智½识别功½，可以½略小物½，防止误报警
——报警信号输出采用双线差分方式，提高抗干扰性
——带防扒½报警功½
——工½环境温度：-40℃~+85℃
3
封装及引脚功½说明
GM3101
提供
QFP44
的封装½式，引脚排布见图
1
所示：
４４
１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
Ｆ６
Ｆ５
Ｆ４
Ｆ３
ＣＯＭ２
ＡＶＣＣ
Ｆ９ＣＯＭ
ＣＯＭ３
Ｆ２
ＣＯＭ１
ＡＧＮＤ
Ｆ１
ＩＮ４ ＩＮ３ ＩＮ２
１２
１３
１４
ＩＮ１ ＯＵＴ４ ＯＵＴ３ ＯＵＴ２ ＯＵＴ１
１５
１６
１７
１８
１９
ＣＯＮＴＲＯＬ＿ＳＥＬ１
ＣＯＮＴＲＯＬ＿ＳＥＬ０
４３
４２
４１
４０
３９
３８
３７
３６
Ｆ９
３５
３４
Ｆ７ ＶＡＲＩＮ ＶＡＲ１ ＶＡＲ２ ＶＡＲ３ ＶＡＲ４ Ｆ８
ＣＯＵＴ ＮＣ
ＤＧＮＤ ３３
ＯＳＣＩ ３２
ＯＳＣＯ
ＣＬＫ
ＲＥＳＥＴＮ
３１
３０
２９
２８
２７
２６
２５
２４
ＧＭ３１０１
０５２６－０５３８
ＴＭ０
ＴＭ１
ＤＶＤＤ
ＭＯＤＥ
ＤＯＵＴ－
ＤＯＵＴ＋ ２３
ＤＭ
２２
２０
２１
图
1
封装引脚排布图
数据手册
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页
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年
4
月
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39
40
41
42
43
44
VAR3
VAR2
VAR1
瓦林
F7
F6
OUT
OUT
OUT
In
OUT
In
增益控制选择器
3
通道；
增益控制选择器
2
通道；
增益控制选择器
1
通道；
增益控制选择器输入；
第二级放大电路输出；
第二级放大电路输入；
GM3101
4
内部电路框图
ＶＡＲ４
ＶＡＲ３
ＶＡＲ２
Ｆ２
第一级放大器
Ｆ３ ＣＯＭ３
增益控制选择器
ＣＯＭ１
Ｆ１
ＩＮ１
ＩＮ２
ＩＮ３
ＩＮ４
四
选
一
开
关
带通滤
波器
ＣＭ２
½振
处理
第二级放大器
共模产
生电路
逻辑控制部分
测距运算器
ＶＡＲ１
ＣＬＫ
ＲＥＳＥＴＮ
ＴＭ０
ＴＭ１
ＤＭ
ＣＯＮＴＲＯＬ＿ＳＥＬ０
ＣＯＮＴＲＯＬ＿ＳＥＬ１
ＤＯＵＴ－
ＤＯＵＴ＋
2006
年
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月
Ｆ６
Ｆ７
Ｆ５
共模产
生电路
＋
比较器
＋
Ｆ９ＣＯＭ
ＣＯＭ２
Ｆ９
－
工½
模式
输出
驱动
报警
输出
３０½
－
Ｆ４
振荡器
Ｆ８
ＣＯＵＴ ＯＳＣＯ ＯＳＣＩ
ＭＯＤＥ
图
2
芯片内部框图
5
芯片功½详细描述
GM3101
提供
4
路超声波探头接口，芯片通过探头发送和接收超声波信号，根据发送和接收的时间差
计算障碍物的距离，输出相应报警信号。报警信号编码后采用双线差分方式输出，输出信号的内容包括：
各探头检测到的障碍物距离的危险等级、最近障碍物的方½、最近障碍物的距离值和附加消息。最大输出
距离为
3.15
米，输出精度为
0.05
米。
5.1
工½模式选择
表
2
工½模式选择
数据手册
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页 共
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页
ＯＵＴ４
ＯＵＴ３
ＯＵＴ２
ＯＵＴ１
ＶＡＲＩＮ
ＣＯＭ２
成½½腾微电子有限公司
工½模式
倒½模式
扒½模式
模式
½电平或悬空
高电平
GM3101
5.2
信号发送和接收
芯片接通电源后，探头驱动引脚向超声波探头发送驱动信号，驱动超声波探头发送超声波信号，驱动
信号发送完毕后芯片等待信号返回；探头接收到超声波信号，将信号送入芯片，进行信号放大处理，记
½信号发送和接收的时间差，根据此时间差计算障碍物距离，控制报警信号输出。超声波探头驱动采用分
时顺序的驱动方式，即依次对
4
个探头½流进行驱动，一个探头的工½周期内要包括发送和接收两种操½。
4
个探头检测完成构成一个检测周期。
若前一探头在本工½周期内没有接收到返回的超声波信号，
则芯片也
½入控制下一个探头的工½。
四探头检测周期８０½½
单探头工½周期２０½½
ＯＵＴ１
１６个４０ＫＨ½方波
ＯＵＴ２
ＯＵＴ３
ＯＵＴ４
Ｆ５
有效接收信号
ＣＯＵＴ
有效回波信号
图
3
发送与接收信号的时序关系
5.3
探头½振处理
表
3
端口控制信号（CONTROL_SEL1,CONTROL_SEL0）与消除½振处理时间的关系
控制信号
CONTROL_SEL1
0
0
1
1
CONTROL_SEL0
0
1
0
1
½振屏½时间
T（毫秒）
1.7
1.8
1.9
2.0
数据手册
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年
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月
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单探头½询周期８０½½
发送脉
冲开始 １６个４０ＫＨ½方波
发送脉
冲开始
GM3101
ＯＵＴ½
½振屏½时间T
½振屏½时间T
探头返
回信号
图
4
发送信号与½振屏½时间关系
表
4
端口控制信号（DM）与停½标志信号所对应的障碍物½½关系
控制信号（ DM）
0
1
½½（m）
0.30
0.32
根据表
4
可知，½
DM
为½电平时，障碍物½½小于
0.30m
时表示停½，½
DM
为高电平时，障碍物
½½小于
0.32m
时表停½。
（ DM控制信号和
CONTROL_SEL1,CONTROL_SEL0
控制信号配合½用，½
用办法参见《用户生产调试指南
V3.4》
）
5.4
5.4.1
多种智½处理
防声波衍射处理
由于声波传输的特性，声波会出现未经实际物½反射就直接回到探头并被检测到的情况，½处理器误
认为是实际反射接收到的信号，导致误报。根据声波衍射的特性， GM3101可以对衍射声波进行识别，消
除了声波衍射误报警情况。芯片一旦判定收到的超声波信号是声波衍射返回的信号，则自动½略该结果，
芯片继续等待在该探头工½周期内是否有有效反射波，有则进行处理，没有则½入下一探头的驱动。
5.4.2
智½识别处理
地面上的小物½，比如小砖块，小石块，小水果，½会造成超声波的反射，并让探头检测到，而这些
物½并不½响½辆的倒½操½。GM3101 针对这种情况进行了处理，提高报警的准确性。
与防声波衍射处理一样，芯片½略掉无效反射波后会继续等待在本工½周期内是否有有效反射波，有
则进行处理，没有则½入下一探头的驱动。
表
5
控制信号（TM1,TM0）与小信号½略门限及灵敏度关系
TM1
0
0
1
1
TM0
0
1
0
1
小信号½略门限
½
中
高
最高
灵敏度
最高
高
中
½
小信号的½略门限是通过检测小物½反射回来的超声波信号强度来判断。也可以称之为灵敏度分析，
灵敏度与小信号½略门限成反比，小信号的½略门限½，说明所½略的小物½反射回来的信号强度很弱，
对于较的物½则不½略。这样灵敏度就高。反之，½½略门限达到最高时，对于一些较大的物½也会½
略，灵敏度也变得最½。用户可根据实际需要及超声波探头的灵敏度来调节这两个信号。
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