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[STM32G4]

SR04超声波模块测距

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本帖最后由 gaoyang9992006 于 2022-2-11 15:44 编辑

#申请原创# @21小跑堂

为了提高测量精度采用平均值滤波经过多次测量提高测量精度。我使用STM32 NUCLEO-G431RB开发板做的,这里使用cubeMX选择该开发板配置



为了省事,我通过串口打印测量结果,板载默认的LPUART1

系统时钟配置为16MHz内部RC振荡器即可

根据时钟设置,定时器使用TIM2,分频为15+1,即可实现计数一次为1us,方便计算。
最大计数可以根据你的需要选择,我这里设置的是50ms的技术周期。这足够测量15米以内的距离了。


为了使用串口printf,我直接复制cubeG4开发包里的例子中的内容
#ifdef __GNUC__
/* With GCC, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
   set to 'Yes') calls __io_putchar() */
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  /* Place your implementation of fputc here */
  /* e.g. write a character to the LPUART1 and Loop until the end of transmission */
  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);

  return ch;
}
以实现串口printf函数的映射,同时在工程配置中启用MicroLIB即可。
头文件当然要引用一下stdio.h
为了方便代码阅读,对TRIG触发引脚的高低电平设置了如下宏定义。
#include "stdio.h"
#define TRIG_HIGH   HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port,TRIG_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define TRIG_LOW    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port,TRIG_Pin,GPIO_PIN_RESET)
并声明了几个变量用于存储临时数据
float t1,t2,temp[5],average,distance;
int i=0;
每个周期的测量会产生两个计数器的值t1,t2,t2-t1时间差就是模块反馈回来的高电平时长,存储到temp数组内,
测完几组数据后计算出时间差的平均值,然后计算长度。循环临时变量为i.
  for(i=0;i<5;)
                {
                        htim2.Instance->CNT = 0;
                        TRIG_LOW;
                        TRIG_HIGH;
                        HAL_Delay(1);
                        TRIG_LOW;
                        
                        while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port,ECHO_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
                                t1=htim2.Instance->CNT;
                        while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port,ECHO_Pin)==GPIO_PIN_SET)
                                t2=htim2.Instance->CNT;               
                        htim2.Instance->CNT = 0;
                        if(t2>=t1)
                                {
                                        temp[i]=t2-t1;
                                        i++;
                                }
                        HAL_Delay(50);
                }
               
                average=0;
               
                for(i=0;i<5;i++)
                        average=average+temp[i];
                        average=average/5.0;
               
                distance = average*17/1000;
                printf("Distance=%.1f cm\n",distance);               

经过测试,不采用平均值,也是非常准的
唯一的缺点是声波集束度不够好,呈现扇面状,模块传感器与被测物体之间要没有其他障碍物影响,如果没有这些干扰,精度还是非常高的。单次测量即输出数据的完整代码。
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url]           : main.c
  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * <h2><center>© Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.</center></h2>
  *
  * This software component is licensed by ST under BSD 3-Clause license,
  * the "License"; You may not use this file except in compliance with the
  * License. You may obtain a copy of the License at:
  *                        opensource.org/licenses/BSD-3-Clause
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#define TRIG_HIGH   HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port,TRIG_Pin,GPIO_PIN_SET)
#define TRIG_LOW    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port,TRIG_Pin,GPIO_PIN_RESET)

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */
float t1,t2,temp,distance;
int i=0;
/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
UART_HandleTypeDef hlpuart1;

TIM_HandleTypeDef htim2;

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_LPUART1_UART_Init(void);
static void MX_TIM2_Init(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */
#ifdef __GNUC__
/* With GCC, small printf (option LD Linker->Libraries->Small printf
   set to 'Yes') calls __io_putchar() */
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */
/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/* USER CODE END 0 */

/**
  * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_LPUART1_UART_Init();
  MX_TIM2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
          if (HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)"Hello\n", 6, 3000) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
        
        HAL_TIM_Base_Start(&htim2);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {


                        htim2.Instance->CNT = 0;
                        TRIG_LOW;
                        TRIG_HIGH;
                        HAL_Delay(1);
                        TRIG_LOW;
                        
                        while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port,ECHO_Pin)==GPIO_PIN_RESET)
                                t1=htim2.Instance->CNT;
                        while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port,ECHO_Pin)==GPIO_PIN_SET)
                                t2=htim2.Instance->CNT;               
                        htim2.Instance->CNT = 0;
                        if(t2>=t1)
                                {
                                        temp=t2-t1;
                                }
                        HAL_Delay(100);
               
                distance = temp*17/1000;
                printf("Distance=%.1f cm\n",distance);               
               
                HAL_Delay(2000);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};
  RCC_PeriphCLKInitTypeDef PeriphClkInit = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  HAL_PWREx_ControlVoltageScaling(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);
  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /** Initializes the peripherals clocks
  */
  PeriphClkInit.PeriphClockSelection = RCC_PERIPHCLK_LPUART1;
  PeriphClkInit.Lpuart1ClockSelection = RCC_LPUART1CLKSOURCE_PCLK1;
  if (HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig(&PeriphClkInit) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/**
  * @brief LPUART1 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_LPUART1_UART_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN LPUART1_Init 0 */

  /* USER CODE END LPUART1_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN LPUART1_Init 1 */

  /* USER CODE END LPUART1_Init 1 */
  hlpuart1.Instance = LPUART1;
  hlpuart1.Init.BaudRate = 115200;
  hlpuart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  hlpuart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  hlpuart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  hlpuart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  hlpuart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  hlpuart1.Init.OneBitSampling = UART_ONE_BIT_SAMPLE_DISABLE;
  hlpuart1.Init.ClockPrescaler = UART_PRESCALER_DIV1;
  hlpuart1.AdvancedInit.AdvFeatureInit = UART_ADVFEATURE_NO_INIT;
  if (HAL_UART_Init(&hlpuart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetTxFifoThreshold(&hlpuart1, UART_TXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_SetRxFifoThreshold(&hlpuart1, UART_RXFIFO_THRESHOLD_1_8) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_UARTEx_DisableFifoMode(&hlpuart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN LPUART1_Init 2 */

  /* USER CODE END LPUART1_Init 2 */

}

/**
  * @brief TIM2 Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_TIM2_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 0 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 0 */

  TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
  TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 1 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 1 */
  htim2.Instance = TIM2;
  htim2.Init.Prescaler = 15;
  htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim2.Init.Period = 49999;
  htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
  htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
  if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
  if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
  sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
  if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN TIM2_Init 2 */

  /* USER CODE END TIM2_Init 2 */

}

/**
  * @brief GPIO Initialization Function
  * @param None
  * @retval None
  */
static void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LD2_GPIO_Port, LD2_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : B1_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = B1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(B1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : TRIG_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = TRIG_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(TRIG_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : ECHO_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = ECHO_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(ECHO_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : LD2_Pin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LD2_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(LD2_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

/* USER CODE BEGIN 4 */
/**
  * @brief  Retargets the C library printf function to the USART.
  * @param  None
  * @retval None
  */
PUTCHAR_PROTOTYPE
{
  /* Place your implementation of fputc here */
  /* e.g. write a character to the LPUART1 and Loop until the end of transmission */
  HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);

  return ch;
}
/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */

/************************ (C) COPYRIGHT STMicroelectronics *****END OF FILE****/

  

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21小跑堂 打赏了 10.00 元 2022-02-11
理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油哦!

沙发
koala889| | 2022-2-14 09:52 | 只看该作者
感觉你们cube都用的好熟练啊

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板凳
yljon| | 2022-2-14 10:56 | 只看该作者
不错啊

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地板
内政奇才| | 2022-2-14 11:00 | 只看该作者
大神又创新作,新作

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5
gaoyang9992006|  楼主 | 2022-2-14 20:52 | 只看该作者
koala889 发表于 2022-2-14 09:52
感觉你们cube都用的好熟练啊

我也是从标准库转来的,强迫自己用几次熟悉了,就觉得cube好用了。

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6
gaoyang9992006|  楼主 | 2022-2-14 20:53 | 只看该作者

哈哈,谢谢捧场。

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7
gaoyang9992006|  楼主 | 2022-2-14 20:53 | 只看该作者
内政奇才 发表于 2022-2-14 11:00
大神又创新作,新作

手里有个模块,就测了一下试试。然后发帖分享一下经验。

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8
qcliu| | 2022-3-8 16:52 | 只看该作者
什么控制模式啊

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9
aoyi| | 2022-3-8 16:59 | 只看该作者
响应速度快不快

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10
zljiu| | 2022-3-8 17:07 | 只看该作者
精度取决于超声波模块本身是吗

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11
nawu| | 2022-3-8 17:15 | 只看该作者
数字通讯还是采集的模拟量啊

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12
tfqi| | 2022-3-8 17:22 | 只看该作者
开发的时候干扰厉害吗

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13
janewood| | 2022-4-1 12:47 | 只看该作者
最大测距范围是多少?

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14
tabmone| | 2022-4-11 17:13 | 只看该作者
没有超时判断吗?

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15
gaoyang9992006|  楼主 | 2022-4-11 18:32 | 只看该作者
tabmone 发表于 2022-4-11 17:13
没有超时判断吗?

简单的演示一下,实际使用肯定要的。另外还可以设置检测是否设备在线。

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16
modesty3jonah| | 2022-4-11 19:43 | 只看该作者
这个测距精度怎么样

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17
uiint| | 2022-4-25 14:38 | 只看该作者
超声波模块还是比较基础的。

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认证:西安公路研究院南京院
简介:主要工作从事监控网络与通信网络设计,以及从事基于嵌入式的通信与控制设备研发。擅长单片机嵌入式系统物联网设备开发,音频功放电路开发。

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