基于CH32V103实现HC-SR04 超声波测距模块轮询读取距离数据

只看该作者 · 2023-3-17 22:06

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：

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/*********************************************************************

 * @fn      TIM2_ICapture_Init

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]   Initializes TIM1 input capture.

 *

 * @param   arr - the period value.

 *          psc - the prescaler value.

 *          ccp - the pulse value.

 *

 * [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url]  none

 */

void TIM2_ICapture_Init(u16 arr, u16 psc)

{

    GPIO_InitTypeDef        GPIO_InitStructure = {0};



    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure = {0};

    NVIC_InitTypeDef        NVIC_InitStructure = {0};



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //使能TIM2时钟



    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);



    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;

    TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

    TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseInitStructure);



    TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_2;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;

    TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;

    TIM_ICInit(TIM2,&TIM_ICInitStructure);



    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);



    TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update | TIM_IT_CC2, ENABLE);



    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

}

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

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//TIM2CH2_CAPTURE_STA

//bit7:捕获完成标志

//bit6:捕获到高电平标志

//bit5~0:捕获到高电平后定时器溢出的次数

u8  TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;  //输入捕获状态

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



//定时器2中断服务程序

void TIM2_IRQHandler(void)

{



    if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)//还未成功捕获

    {

        if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)



        {



            if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X40)//已经捕获到高电平了

            {

                if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F)==0X3F)//高电平太长了

                {

                    TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X80;//标记成功捕获了一次

                    TIM2CH2_CAPTURE_VAL=0XFFFF;

                }else TIM2CH2_CAPTURE_STA++;

            }

        }

    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC2) != RESET)//捕获2发生捕获事件

        {

            if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X40)        //捕获到一个下降沿

            {

                TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X80;      //标记成功捕获到一次高电平脉宽

                TIM2CH2_CAPTURE_VAL=TIM_GetCapture2(TIM2);

                TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Rising); //CC2P=0 设置为上升沿捕获

            }else                               //还未开始,第一次捕获上升沿

            {

                TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;          //清空

                TIM2CH2_CAPTURE_VAL=0;

                TIM_SetCounter(TIM2,0);

                TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X40;      //标记捕获到了上升沿

                TIM_OC2PolarityConfig(TIM2,TIM_ICPolarity_Falling);     //CC1P=1 设置为下降沿捕获

            }

        }

    }



    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC2|TIM_IT_Update); //清除中断标志位



}

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：

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void SR04_Init(void)

{

    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;



    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  //使能PB,PE端口时钟



    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;               //LED0-->PB.5 端口配置

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        //推挽输出

    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;       //IO口速度为50MHz

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                  //根据设定参数初始化GPIOB.5

    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);                         //PB.5 输出高

    TIM2_ICapture_Init(0xFFFF,71);

    TRIG(0);

}







u32 SR04_Handler(void)

{

    u32 temp=0,Distance=0;



    //TRig

    Delay_Ms(1);

    TRIG(1);

    Delay_Ms(15);

    TRIG(0);



    //计算距离

 if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)        //成功捕获到了一次高电平

    {

        temp=TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F;

        temp*=65536;                    //溢出时间总和

        temp+=TIM2CH2_CAPTURE_VAL;      //得到总的高电平时间

        Distance=(temp/58);

        printf("Distance:%d cm\r\n",Distance);  //打印总的高点平时间

        TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;          //开启下一次捕获



        return Distance;

    }

     return 0;

}