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基于CH32V103实现HC-SR04 超声波测距模块轮询读取距离数据

  
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  • 本帖最后由 lilijin1995 于 2023-3-17 23:13 编辑 一般的我自己学习单片机，为了更加了解硬件，我都会画了一块CH32V103最小系统板，然后外接其他功能模块实现一些应用，现在秀一秀自己画的板子，虽然设计得不

本帖最后由 lilijin1995 于 2023-3-17 23:13 编辑

一般的我自己学习单片机，为了更加了解硬件，我都会画了一块CH32V103最小系统板，然后外接其他功能模块实现一些应用，现在秀一秀自己画的板子，虽然设计得不怎样，哈哈哈！！！



最近翻箱底有一款超声波测距，HC-SR04，


那么现在就开始实现HC-SR04 超声波测距模块轮询读取距离数据

硬件接口：根据规格书可以看到接口定义如下图：

我们定义PA0映射TRIG，PA1-TIM2CH2映射ECHO，供电为5V。

软件说明：
超声波时序图如下：

以上时序图表明你只需要提供一个 10uS 以上脉冲触发信号，该模块内部将
发出 8 个 40kHz 周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号 。
回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号
时间间隔可以计算得到距离。公式：uS/58=厘米或者 uS/148=英寸；或是：距离=
高电平时间*声速（340M/S）/2；建议测量周期为 60ms 以上，以防止发射信号对
回响信号的影响。
这里主要是ECHO配置TIMCH2输入捕获配置，如下代码：

  1. /*********************************************************************
  2. * @fn      TIM2_ICapture_Init
  3. *
  4. * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   Initializes TIM1 input capture.
  5. *
  6. * @param   arr - the period value.
  7. *          psc - the prescaler value.
  8. *          ccp - the pulse value.
  9. *
  10. * [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url]  none
  11. */
  12. void TIM2_ICapture_Init(u16 arr, u16 psc)
  13. {
  14.     GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure = {0};
  15.  
  16.     TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure = {0};
  17.     NVIC_InitTypeDef        NVIC_InitStructure = {0};
  18.  
  19.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
  20.     RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能TIM2时钟
  21.  
  22.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
  23.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
  24.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
  25.     GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);
  26.  
  27.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;
  28.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;
  29.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
  30.     TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
  31.     TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);
  32.  
  33.     TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;
  34.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
  35.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
  36.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
  37.     TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
  38.     TIM_ICInit(TIM2,&TIM_ICInitStructure);
  39.  
  40.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
  41.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;
  42.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
  43.     NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  44.     NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  45.  
  46.     TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update | TIM_IT_CC2, ENABLE);
  47.  
  48.     TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
  49. }
复制代码

我们直接在中断里面计算高电平时间，这里面参考了正点原子的输入捕获实验

  1. //TIM2CH2_CAPTURE_STA
  2. //bit7:捕获完成标志
  3. //bit6:捕获到高电平标志
  4. //bit5~0:捕获到高电平后定时器溢出的次数
  5. u8  TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;  //输入捕获状态
  6. u16 TIM2CH2_CAPTURE_VAL;    //输入捕获值，用来记录捕获到下降沿的时候，TIM2_CNT的值
  7.  
  8. //定时器2中断服务程序
  9. void TIM2_IRQHandler(void)
  10. {
  11.  
  12.     if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获
  13.     {
  14.         if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)
  15.  
  16.         {
  17.  
  18.             if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了
  19.             {
  20.                 if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了
  21.                 {
  22.                     TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次
  23.                     TIM2CH2_CAPTURE_VAL=0XFFFF;
  24.                 }else TIM2CH2_CAPTURE_STA++;
  25.             }
  26.         }
  27.     if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获2发生捕获事件
  28.         {
  29.             if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X40)        //捕获到一个下降沿
  30.             {
  31.                 TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X80;      //标记成功捕获到一次高电平脉宽
  32.                 TIM2CH2_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM2);
  33.                 TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising); //CC2P=0 设置为上升沿捕获
  34.             }else                               //还未开始,第一次捕获上升沿
  35.             {
  36.                 TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;          //清空
  37.                 TIM2CH2_CAPTURE_VAL=0;
  38.                 TIM_SetCounter(TIM2,0);
  39.                 TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X40;      //标记捕获到了上升沿
  40.                 TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);     //CC1P=1 设置为下降沿捕获
  41.             }
  42.         }
  43.     }
  44.  
  45.     TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位
  46.  
  47. }
复制代码


捕获了高电平时间，直接除以58就是距离值：我们直接看我们的SR04驱动：

  1. void SR04_Init(void)
  2. {
  3.     GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
  4.  
  5.     RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能PB,PE端口时钟
  6.  
  7.     GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;               //LED0-->PB.5 端口配置
  8.     GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        //推挽输出
  9.     GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;       //IO口速度为50MHz
  10.     GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                  //根据设定参数初始化GPIOB.5
  11.     GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);                         //PB.5 输出高
  12.     TIM2_ICapture_Init(0xFFFF,71);
  13.     TRIG(0);
  14. }
  15.  
  16.  
  17.  
  18. u32 SR04_Handler(void)
  19. {
  20.     u32 temp=0,Distance=0;
  21.  
  22.     //TRig
  23.     Delay_Ms(1);
  24.     TRIG(1);
  25.     Delay_Ms(15);
  26.     TRIG(0);
  27.  
  28.     //计算距离
  29. if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)        //成功捕获到了一次高电平
  30.     {
  31.         temp=TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F;
  32.         temp*=65536;                    //溢出时间总和
  33.         temp+=TIM2CH2_CAPTURE_VAL;      //得到总的高电平时间
  34.         Distance=(temp/58);
  35.         printf("Distance:%d cm\r\n",Distance);  //打印总的高点平时间
  36.         TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;          //开启下一次捕获
  37.  
  38.         return Distance;
  39.     }
  40.      return 0;
  41. }
复制代码


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