这篇文章将详细介绍 STM32使用 cubeMX驱动超声波测距 。
前言
- 实验材料：STM32F103C8T6开发板， HC-SR04 超声波模块。
- 所需软件：keil5 ， cubeMX ，AiThinker Serial Tool 串口助手。
- 实验目的：了解 STM32使用 cubeMX驱动超声波 。
- 实验：超声波测距。
一、超声波模块
HC-SR04 超声波测距模块可提供 2cm-400cm 的非接触式距离感测功能。有4 个引脚：VCC, GND, Trig（信号触发引脚），Echo(接收返回信号)。
当超声波发出一个信号时，信号碰到物体或阻碍后会立即返回。只要得到 信号往返传输的时间就可以测出距离。
参数列表：
工作电压 VCC ： 5 V
最远射程 ： 4m
最近射程 ：2cm
信号传输速度 ：340m/s
测距原理 ：
下图是 超声波时序图。
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首先让超声波的 trig 引脚发送触发信号：一个 10 us 的 TTL 高电平。
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然后模块内部会自动循环发出 8 个 40 KHZ 的脉冲。
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接着 超声波的 echo 引脚会接收到回返信号。
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最后只需要计算出这段回返信号的高电平时间 再带入公式
S = 340(m/s) * T(s) / 2即可算出距离.这里是往返时间，要除 2。（因为 高电平的时间就是信号往返传输的时间）
二、cubeMX 配置
对于基础的配置可以看我之前的文章。
- 由于 要发送一个 10us 的高电平，这个时间用定时器进行配置，所以这里我
使用 定时器 2 进行延时。（尽量不要使用 HAL_Delay 函数，多次使用会导致程序卡顿）
这里选择内部时钟源，并配置相关参数。这里配置的参数是 1us 延时。
- 我们还需要 一个定时器去 计算回返信号的高电平时间。使用定时器3。配置的定时时间依然是 1us。
如果对 定时器的定时时长有不了解的可以参考我之前的文章：最详细STM32,cubeMX 定时器
- 需要将测出的距离使用串口助手打印出来，所以这里需要使用一个 串口 USART2.(使用 异步传输)
如果对 串口的配置有不了解的可以参考我之前的文章：最详细STM32,cubeMX串口发送，接收数据
- 对于检测 是否接收到 回返信号 ，可以使用外部中断。
超声波需要两个引脚分别用来 发送触发信号 ，接收回返信号。所以，这里我使用 PB3 用来 发送触发信号，设置为输出引脚。使用 PB6 接收信号，并将其设置为 外部中断模式。
如果对 外部中断的配置有不了解的可以参考我之前的文章：STM32不使用 cubeMX实现外部中断
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并将 PB6 设置为 双边沿触发中断。
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并将外部中断使能。
三、实验程序
sr04.h:
#ifndef _SR04_H_
#define _SR04_H_
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#define Trigger_ON HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_SET)
#define Trigger_OFF HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_3,GPIO_PIN_RESET)
void Delay_us(uint16_t us); // 使用定时器2编写的延时函数
void Trigger_signal(void); // 发送 10us 的触发信号
#endif
sr04.c:
#include "sr04.h"
int distance_cm = 0;
extern TIM_HandleTypeDef htim2;
extern TIM_HandleTypeDef htim3;
/* 延时函数（单位 us） */
void Delay_us(uint16_t us)
{
uint16_t time = 0xffff - us - 5;
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,time); // 设置 定时器2 的值
HAL_TIM_Base_Start(&htim2); // 开启定时器2
while(time < 0xffff-5)
{
time = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim2); // 获取定时器2 值
}
HAL_TIM_Base_Stop(&htim2); // 停止 定时器2
}
/* 发送 10us 的触发信号 */
void Trigger_signal(void)
{
Trigger_ON; // 发送高电平
Delay_us(10); // 延时 10 us
Trigger_OFF; // 发送低电平
}
/* 外部中断回调函数 */
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
static uint32_t time_us = 0;
if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_6)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_6))
{
HAL_TIM_Base_Start(&htim3); // 开启定时器3（开始计时）
__HAL_TIM_SetCounter(&htim3,0); // 清空定时器3
}
else if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB,GPIO_PIN_6) == 0)
{
HAL_TIM_Base_Stop(&htim3); //关闭定时器3（停止计时）
time_us = __HAL_TIM_GetCounter(&htim3); // 获取高电平时间
printf("time_us : %d\r\n", time_us);
distance_cm = time_us * 340/2*0.000001*100;
printf("distance_cm is %d cm\r\n", distance_cm);
time_us = 0;
}
}
}
对于串口发送数据，可以使用重定义函数，简化代码：
int fputc(int ch,FILE* f)
{
while(HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t*)&ch,sizeof(ch),1000) != HAL_OK);
return 0;
}
测试程序：
在 while 循环中持续发送触发信号。
int count = 0;
while (1)
{
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
/* 每 50 ms 发送一次触发信号 */
if(HAL_GetTick() - count > 50)
{
count = HAL_GetTick();
Trigger_signal();
}
}
HAL_GetTick（） 函数 用来获取当前的时间。可以看到这个函数返回 uwTick 变量，在 HAL_IncTick（） 中一直增加。uwTick 变量是从STM32 开机就开始计时。 1 uwTick 就是 1ms.
总结
下一篇文章为大家介绍 STM32 驱动蓝牙的实现。