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[STM32] STM32F407+KS103超声波模块测距

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 楼主 | 2021-3-19 17:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
#申请原创# @21小跑堂
本文介绍基于STM32F407的KS103超声波模块的使用,包含使用注意事项以及代码配置,同时会附上本人在开发时遇到的问题以及解决方法。
1647860545d61f0c79.png 8723560545d6f43573.png

KS103模块使用串口/IIC接口与主机通信,自动响应主机的iic/串口控制指令。
包含温度补偿的距离探测,同时可以在1ms内检测光强。

探测范围 1cm~800cm及 1cm~1000cm(10 米)
5s 未收到 I2C 控制指令自动进入 uA 级休眠,并可随时被主机 I2C 控制指令唤醒
TTL串口模式
在 KS103 上连线引脚上标识有:VCC、SDA/TX、SCL/RX、GND 及 MODE。模块在上电之前,MODE 需要接 0V 地,上电后模块将工作于 TTL 串口模式。如果KS103在上电后再将 MODE 引脚接 0V 地,模块将仍然工作于 I2C 模式。因此,TTL 串口模式时需要 5 根线来控制,其中 VCC 用于连接+5V(3.0~5.5V 范围均可)电源(1),GND用于连接电源地,SDA/TX 连接 MCU 或 USB 转 TTL 模块的 RXD,SCL/RX 引脚连接 MCU 或USB 转 TTL 模块的 TXD 。

在使用时最好使用5V标准电压,电压低会影响量程。
新到手的模块默认串口地址是0xE8,可修改。
这里本人被坑了,因为我到手的模块是别人用过的,被修改了地址但是不和我说,就是调试不出来。
当然也是我偷懒了,模块在上电的时候背面的LED会闪烁,告诉用户自身的地址,我没在意。上电后快闪两下是代表二进制的“1”,慢闪一下代表“0”,一共八位,盯着记录就能获得其地址。
串口模式很占用串口资源,我并没有使用该模式进行开发,仅仅使用了官方的上位机进行测试,鉴定模组的好坏。
479866054604d63378.png
确认模组没问题,选用IIC接口进行开发,这样一条总线可以挂载多个模块,只需要总线寻址便可。
I2C 模式
在使用iic模式时,硬件需要注意几点:
SCL 及 SDA 线均需要由主机接一个 4.7K(阻值 1~10K 均可)电阻到 VCC ;
I2C 通信速率建议不要高于 100kbit/s (因为模块的iic最大速率只有100K)。
直接从代码开始:
因为对速度要求不高,而且为了移植方便,采用软件模拟iic。其实为了偷懒,模拟简单呀。
老规矩,初始化iic。
  1. void IIC_Init(void)
  2. {                        
  3.   GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;

  4.   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟

  5.   //GPIOB8,B9初始化设置
  6.   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
  7.   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
  8.   GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
  9.   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
  10.   GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
  11.   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
  12.         IIC_SCL=1;
  13.         IIC_SDA=1;
  14. }
复制代码
写iic控制函数,老掉牙的东西,全网都有。
  1. //产生IIC起始信号
  2. void IIC_Start(void)
  3. {
  4.         SDA_OUT();     //sda线输出
  5.         IIC_SDA=1;                    
  6.         IIC_SCL=1;
  7.         delay_us(10);
  8.          IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
  9.         delay_us(10);
  10.         IIC_SCL=0;//钳住I2C总线,准备发送或接收数据
  11. }         
  12. //产生IIC停止信号
  13. void IIC_Stop(void)
  14. {
  15.         SDA_OUT();//sda线输出
  16.         IIC_SCL=0;
  17.         IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
  18.          delay_us(10);
  19.         IIC_SCL=1;
  20.         IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
  21.         delay_us(10);                                                                  
  22. }
  23. //等待应答信号到来
  24. //返回值:1,接收应答失败
  25. //        0,接收应答成功
  26. u8 IIC_Wait_Ack(void)
  27. {
  28.         u8 ucErrTime=0;
  29.         SDA_IN();      //SDA设置为输入  
  30.         IIC_SDA=1;delay_us(6);           
  31.         IIC_SCL=1;delay_us(6);         
  32.         while(READ_SDA)
  33.         {
  34.                 ucErrTime++;
  35.                 if(ucErrTime>250)
  36.                 {
  37.                         IIC_Stop();
  38.                         return 1;
  39.                 }
  40.         }
  41.         IIC_SCL=0;//时钟输出0            
  42.         return 0;  
  43. }
  44. //产生ACK应答
  45. void IIC_Ack(void)
  46. {
  47.         IIC_SCL=0;
  48.         SDA_OUT();
  49.         IIC_SDA=0;
  50.         delay_us(10);
  51.         IIC_SCL=1;
  52.         delay_us(10);
  53.         IIC_SCL=0;
  54. }
  55. //不产生ACK应答                    
  56. void IIC_NAck(void)
  57. {
  58.         IIC_SCL=0;
  59.         SDA_OUT();
  60.         IIC_SDA=1;
  61.         delay_us(10);
  62.         IIC_SCL=1;
  63.         delay_us(10);
  64.         IIC_SCL=0;
  65. }                                                                              
  66. //IIC发送一个字节
  67. //返回从机有无应答
  68. //1,有应答
  69. //0,无应答                          
  70. void IIC_Send_Byte(u8 txd)
  71. {                        
  72.     u8 t;   
  73.         SDA_OUT();            
  74.     IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
  75.     for(t=0;t<8;t++)
  76.     {              
  77.         IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
  78.         txd<<=1;           
  79.                 delay_us(10);   //对TEA5767这三个延时都是必须的
  80.                 IIC_SCL=1;
  81.                 delay_us(10);
  82.                 IIC_SCL=0;        
  83.                 delay_us(10);
  84.     }         
  85. }            
  86. //读1个字节,ack=1时,发送ACK,ack=0,发送nACK   
  87. u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack)
  88. {
  89.         unsigned char i,receive=0;
  90.         SDA_IN();//SDA设置为输入
  91.     for(i=0;i<8;i++ )
  92.         {
  93.         IIC_SCL=0;
  94.         delay_us(10);
  95.                 IIC_SCL=1;
  96.         receive<<=1;
  97.         if(READ_SDA)receive++;   
  98.                 delay_us(5);
  99.     }                                         
  100.     if (!ack)
  101.         IIC_NAck();//发送nACK
  102.     else
  103.         IIC_Ack(); //发送ACK   
  104.     return receive;
  105. }
复制代码
写KS103的控制函数
  1. u8 KS103_ReadOneByte(u8 address, u8 reg)
  2. {
  3. u8 temp=0;                                                                                                                                                               
  4.     IIC_Start();  
  5.     IIC_Send_Byte(address);   //发送低地址
  6.         IIC_Wait_Ack();         
  7.         IIC_Send_Byte(reg);   //发送低地址
  8.         IIC_Wait_Ack();           
  9.         IIC_Start();                     
  10.         IIC_Send_Byte(address + 1);           //进入接收模式                           
  11.         IIC_Wait_Ack();         

  12.         delay_us(50);           //增加此代码通信成功!!!
  13.     temp=IIC_Read_Byte(0);          //读寄存器3           
  14.     IIC_Stop();//产生一个停止条件            
  15.         return temp;
  16. }


  17. void KS103_WriteOneByte(u8 address,u8 reg,u8 command)
  18. {
  19. IIC_Start();   
  20.         IIC_Send_Byte(address);            //发送写命令
  21.         IIC_Wait_Ack();
  22.         IIC_Send_Byte(reg);//发送高地址         
  23.         IIC_Wait_Ack();           
  24.     IIC_Send_Byte(command);   //发送低地址
  25.         IIC_Wait_Ack();                                                                                                               
  26.     IIC_Stop();//产生一个停止条件
  27. }
复制代码
这里依照了模块的指令发送流程:
196696054626eaa639.png
探测指令从 0x01 到 0x2f,数值越大,信号增益越大。
获取距离数据
  1.       KS103_WriteOneByte(0XD2,0X02,0XB0);
  2.                         delay_ms(100);
  3.                         range1 = KS103_ReadOneByte(0xD2, 0x02);
  4.                         range2 = KS103_ReadOneByte(0xD2, 0x03);
复制代码
每一帧的探测指令格式为:
9720560546552b6295.png
KS103_WriteOneByte(0XD2,0X02,0XB0); 中,0xd2为模块的地址,02为寄存器地址,0xB0为控制命令。
39918605465fe9f094.png
在发送探测指令后需要等待一段时间才可通过iic总线获取数据,过早的查询总线会获得0XFF。在读取总线数据时除了需要发送模块iic的地址,还需要将模块iic的地址加1,而且在之后必须要等待,才能获取完整的数据。因为返回的是16位数据,所以这里我采用执行两次KS103_ReadOneByte()函数。
在这些都处理完之后我将采集到的数据输出到串口,发现并不能成功,range1和range2的值并不变。最后发现我是用的是0xBC探测指令,最大耗时87MS,而我只延时50ms。通过修改探测指令和延时时间均可解决问题。
后面附上产品手册,必须附录,没这个真不行。到处是坑。说到底也怪我粗心。下次一定,下次一定。
   KS1XX测试软件-免安装版-USART.zip (3.54 MB, 下载次数: 15)

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