STM32超声波模块（HC-SR04\US015）测试程序-HAL库函数

STM32F103系列单片机HAL库的超声波模块测试程序

原理：
声波遇到障碍物会反射，而声波的速度已知，所以只需要知道发射到接收的时间差，就能轻松计算出测量距离，再结合发射器和接收器的距离，就能算出障碍物的实际距离。

超声波原理图

以HC-SR04硬件为例，端口为VCC、Trig、Echo、GND。

VCC–接STM32板子+5V；
GND–接STM32板子GND；
Trig–为触发控制信号输入，触发测距，给至少10us的高电平信号，模块自动发射8个40KHz的方波，自动检测是否有信号返回；
Echo–回响信号输出，有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间。
那用STM32怎么给端口信号呢？又是怎么获取信号呢？
Trig端口为超声波模块的输入信号，也就是通过STM23一个端口推挽输出一个至少10us的高电平信号即可，利用delay_ms(20)实现；
Echo端口为超声波模块的输出信号，也就是利用STM32端口捕获高电平时间，那么这个端口肯定是可以用做定时器的端口。
通过以上分析，这里采用以下STM32端口

超声波模块硬件连接图
定时器捕获原理：arr为自动重装载值，psc为时钟预分频数

当捕获不满一个时长的原理图

当捕获超过一个时长的原理图

部分程序
Trig程序

void Trig_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();            //开启GPIOA时钟GPIO_Initure. Pin=GPIO_PIN_0;//PA8GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP;   //推挽输出GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;             //下拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;            //高速HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_0,GPIO_PIN_RESET);HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);}void CHL_capture(void)
{    TRIG1=1;delay_us(20);TRIG1=0;
}

Echo程序

#include "us015timer.h"
#include "led.h"
//  PA1---Echo     TIM2 CH2 //TIM2  捕获初始化
TIM_HandleTypeDef TIMx_Handler;         //定时器3句柄//定时器2通道1输入捕获配置
//arr：自动重装值(TIM2是16位的!!)
//psc：时钟预分频数
void TIM2_CHx_Cap_Init(u32 arr,u16 psc)
{  TIM_IC_InitTypeDef TIMx_CHyConfig;  TIMx_Handler.Instance=TIM2;                          //通用定时器2TIMx_Handler.Init.Prescaler=psc;                     //分频系数TIMx_Handler.Init.CounterMode=TIM_COUNTERMODE_UP;    //向上计数器TIMx_Handler.Init.Period=arr;                        //自动装载值TIMx_Handler.Init.ClockDivision=TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;//时钟分频因子TIMx_Handler.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_ENABLE;//使能自动重载HAL_TIM_IC_Init(&TIMx_Handler);                     //初始化输入捕获时基参数TIMx_CHyConfig.ICPolarity=TIM_ICPOLARITY_RISING;    //上升沿捕获TIMx_CHyConfig.ICSelection=TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;//映射到TI1上TIMx_CHyConfig.ICPrescaler=TIM_ICPSC_DIV1;          //配置输入分频，不分频TIMx_CHyConfig.ICFilter=0;                          //配置输入滤波器，不滤波HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&TIMx_Handler,&TIMx_CHyConfig,TIM_CHANNEL_2);//配置TIM3通道3HAL_TIM_IC_Start_IT(&TIMx_Handler,TIM_CHANNEL_2);   //开启TIM2的捕获通道2，并且开启捕获中断__HAL_TIM_ENABLE_IT(&TIMx_Handler,TIM_IT_UPDATE);   //使能更新中断HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,0);    //设置中断优先级，抢占优先级2，子优先级0HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);          //开启ITM2中断通道
}//定时器2底层驱动，时钟使能，引脚配置
//此函数会被HAL_TIM_IC_Init()调用
//htim:定时器2句柄
void HAL_TIM_IC_MspInit(TIM_HandleTypeDef *htim)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_Initure;__HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();            //使能TIM2时钟__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();          //开启GPIOA时钟GPIO_Initure.Pin=GPIO_PIN_1;            //PA1GPIO_Initure.Mode=GPIO_MODE_AF_INPUT;     //复用推挽输入GPIO_Initure.Pull=GPIO_PULLDOWN;        //下拉GPIO_Initure.Speed=GPIO_SPEED_HIGH;     //高速HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_Initure);HAL_NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn,2,0);    //设置中断优先级，抢占优先级2，子优先级0HAL_NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);          //开启ITM2中断通道
}//捕获状态
//[7]:0,没有成功的捕获;1,成功捕获到一次.
//[6]:0,还没捕获到低电平;1,已经捕获到低电平了.
//[5:0]:捕获低电平后溢出的次数
u8  TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;                         //输入捕获状态
u16 TIM2CH2_CAPTURE_VAL;                              //输入捕获值(TIM2是16位)//定时器2中断服务函数
void TIM2_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&TIMx_Handler);             //定时器共用处理函数
}//定时器更新中断（计数溢出）中断处理回调函数， 该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用,实现多个计数器满装载的计数
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//更新中断（溢出）发生时执行
{if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)                //还未成功捕获上升沿{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++;}   }
}//定时器输入捕获中断处理回调函数，该函数在HAL_TIM_IRQHandler中会被调用
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//捕获中断发生时执行
{if((TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)==0)                //还未成功捕获{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=HAL_TIM_ReadCapturedValue(&TIMx_Handler,TIM_CHANNEL_2);//获取当前的捕获值.TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIMx_Handler,TIM_CHANNEL_2);   //一定要先清除原来的设置！！TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIMx_Handler,TIM_CHANNEL_2,TIM_ICPOLARITY_RISING);//配置TIM2通道2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;TIM2CH2_CAPTURE_STA|=0X40;              //标记捕获到了上升沿__HAL_TIM_DISABLE(&TIMx_Handler);        //关闭定时器2__HAL_TIM_SET_COUNTER(&TIMx_Handler,0);TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&TIMx_Handler,TIM_CHANNEL_2);   //一定要先清除原来的设置！！TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&TIMx_Handler,TIM_CHANNEL_2,TIM_ICPOLARITY_FALLING);//定时器2通道2设置为下降沿捕获__HAL_TIM_ENABLE(&TIMx_Handler);     //使能定时器2}           }
}

主函数

int main()
{HAL_Init();                        //初始化HAL库    Stm32_Clock_Init(RCC_PLL_MUL9); //设置时钟,72Mdelay_init(72);                 //初始化延时函数uart_init(9600);                //初始化串口LED_Init();                     //初始化LED Trig_Init();TIM2_CHx_Cap_Init(0xffff,7200-1);float len=0;u32 time=0; while(1){    u8 count=0;delay_ms(10);CHL_capture();  //PAout(0)if(TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X80)           //成功捕获到了一次高电平{time=TIM2CH2_CAPTURE_STA&0X3F; time*=65536;                           //溢出时间总和time+=TIM2CH2_CAPTURE_VAL;            //得到总的高电平时间len=time*1.7;if(len<20)LED0=0;else LED0=1;TIM2CH2_CAPTURE_STA=0;          //开启下一次捕获}printf("LENGHT:%f CM\r\n",len);  //打印平均距离}}

程序下载链接(https://download.csdn.net/download/qq_42258981/12141380)

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