STM32-超声波模块配置流程及代码示例

STM32-超声波模块配置流程及代码示例

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，测距精度可达高到3mm；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。像智能小车的测距以及转向，或是一些项目中，常常会用到。智能小车测距可以及时发现前方的障碍物，使智能小车可以及时转向，避开障碍物。

配置超声波模块（如HC-SR04）的代码流程通常涉及以下几个步骤。以下是一个基于STM32 标准外设库和HC-SR04超声波模块的典型配置流程：

硬件连接

首先，需要将HC-SR04超声波模块的引脚正确连接到STM32开发板的相应引脚上。一般来说，需要连接以下引脚：

• VCC：连接到STM32的3.3V或5V电源（根据HC-SR04的规格书选择）
• Trig：连接到STM32的一个GPIO输出引脚，用于发送触发信号
• Echo：连接到STM32的一个GPIO输入引脚，用于接收回响信号
• GND：连接到STM32的GND

2. 初始化GPIO

在STM32 HAL库中，需要初始化与Trig和Echo引脚相连的GPIO端口。这通常包括设置GPIO的模式（输入/输出）、速度、上拉/下拉等。

3. 配置定时器（也可用while延时计时）

由于HC-SR04模块需要精确的时间测量来计算距离，因此需要配置一个定时器来测量Echo引脚上的高电平持续时间。定时器的配置通常包括：

• 时钟源：选择合适的时钟源，如内部时钟或外部时钟。
• 预分频器（Prescaler）：设置预分频值以调整定时器的计数频率。
• 自动重载寄存器（ARR）：设置定时器的周期值，确定定时器的溢出时间。
• 输入捕获：配置定时器的输入捕获功能，以便在Echo引脚发生边沿变化时捕获时间戳。

4. 编写测距函数

测距函数通常包括以下步骤：

• 发送触发信号：通过Trig引脚向HC-SR04发送一个短暂的（通常为10us以上）高电平信号。
• 等待Echo引脚变为高电平：表示超声波已经发出并开始传播。
• 启动定时器：在Echo引脚变为高电平时启动定时器，开始测量时间。
• 等待Echo引脚变为低电平：表示超声波已经反射回来并被接收。
• 停止定时器：在Echo引脚变为低电平时停止定时器，并读取定时器的计数值。
• 计算距离：根据定时器的计数值和声速（通常为340m/s）计算距离。公式通常为：距离 = (定时器计数值 * 定时器计数周期) * 声速 / 2。

代码示例

/*******************************************************************
*
*	函数名称:	 HS_SR04_Init
*	函数功能:	对超声波模块echo，trig引脚进行初始化
* 	函数参数:	none
*   返回结果:   
* 	注意事项:   None
* 	函数作者:  m17872844806@163.com
*	创建日期:   2024/07/9
*	修改历史:
*	函数版本:	V1.0
* *****************************************************************/
void  HS_SR04_Init(void)
{
   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	
	/* 使能硬件时钟:端口硬件时钟 */
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);	
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);

	/* PB6初始电平状态为低电平，看数据手册 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_OUT;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_NOPULL;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_6;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	
	
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_6,Bit_RESET);
	
	/* PE6配置为输入模式 */
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode 	= GPIO_Mode_IN;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd 	= GPIO_PuPd_NOPULL;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin 	= GPIO_Pin_6;
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);	
   
}
/*******************************************************************
*
*	函数名称:	Get_Measure
*	函数功能:	利用超声波模块返回高电平时间计算距离
* 	函数参数:	none
*   返回结果:   测量的距离单位mm
* 	注意事项:   None
* 	函数作者:  m17872844806@163.com
*	创建日期:   2024/07/9
*	修改历史:
*	函数版本:	V1.0
* *****************************************************************/
/***** 测距 *****/
int32_t Get_Measure(void)
{
    int32_t t=0;
	//发送10us的高电平信号触发测距
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_6,Bit_SET);
	delay_us(10);
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_6,Bit_RESET);
	
	//等待回响信号出现
	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_6)==Bit_RESET);
	
	//测量回响信号高电平的持续时间，而该高电平的持续时间就是超声波发送到返回的时间
	while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOE,GPIO_Pin_6)==Bit_SET)
	{
		t++;
		delay_us(9);//9us的时间，声音传播了3mm
	
	}
	return 3*t/2;  
}

完成以上步骤后，需要对代码进行调试和测试，以确保超声波模块能够正常工作并准确测量距离。