01 模塊來源

模塊實物展示：

02 規格參數

工作電壓：3-5.5V

工作電流：5.3MA

感應角度：小于15度

探測距離：2CM-600CM

探測精度：0.1CM+1%

輸出方式: GPIO

管腳數量：4 Pin

以上信息見廠家資料文件

03 移植過程

我們的目標是將例程移植至CW32F030C8T6開發板上【能夠判斷前方障礙物距離的功能】。首先要獲取資料，查看數據手冊應如何實現讀取數據，再移植至我們的工程。

3.1 查看資料

只需要在 Trig 管腳（觸發信號）輸入一個 10US 以上的高電平，系統便可發出 8 個 40KHZ 的超聲波脈沖，然后檢測回波信號。當檢測到回波信號后，通過 Echo 管腳輸出。根據 Echo 管腳輸出高電平的持續時間可以計算距離值。即距離值為：(高電平時間*340m/s)/2。

??當測量距離超過 HC-SR04 的測量范圍時，仍會通過 Echo管腳輸出高電平的信號，高電平的寬度約為 66ms。如圖所示：

測量周期：當接收到 HC-SR04 通過 Echo 管腳輸出的高電平脈沖后，便可進行下一次測量，所以測量周期取決于測量距離，當距離被測物體很近時，Echo 返回的脈沖寬度較窄，測量周期 就很短；當距離被測物體比較遠時，Echo 返回的脈沖寬度較寬，測量周期也就相應的變長。最壞情況下，被測物體超出超聲波模塊的測量范圍，此時 返回的脈沖寬度最長，約為 66ms，所以最壞情況下的測量周期稍大于 66ms 即可（取 70ms 足夠）。

3.2 引腳選擇

接線表

3.3 移植至工程

工程模板參考入門手冊的工程模板

移植步驟中的導入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_ultrasonic.c與bsp_ultrasonic.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關代碼。

在文件bsp_ultrasonic.c中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */


#include "bsp_ultrasonic.h"




unsigned char msHcCount = 0;//ms計數
float distance = 0;


/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：bsp_ultrasonic
 * 函 數 說 明：超聲波初始化
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：TRIG引腳負責發送超聲波脈沖串
******************************************************************/
void Ultrasonic_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
        BTIM_TimeBaseInitTypeDef BTIM_TimeBaseInitStruct; // 定時器基本初始化結構體


        RCC_SR04_ENABLE();        // 使能GPIO時鐘
        RCC_TIMER_ENABLE(); // 使能定時器時鐘


        // GPIO配置參數
        GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_TRIG;
        GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽輸出
        GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;


        GPIO_Init(PORT_SR04, &GPIO_InitStructure);




        GPIO_InitStructure.Pins = GPIO_ECHO;
        GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_INPUT_PULLUP; // 上拉輸入


        GPIO_Init(PORT_SR04, &GPIO_InitStructure);


        // 禁止中斷，以安全地配置NVIC
        __disable_irq();


        // 開啟BTIM1中斷，并關聯到NVIC
        NVIC_EnableIRQ(TIMER_IRQ);


        // 允許中斷，恢復中斷狀態
        __enable_irq();


        // 配置定時器模式、周期和預分頻器
        BTIM_TimeBaseInitStruct.BTIM_Mode = BTIM_Mode_TIMER; // 設置為定時器模式
        BTIM_TimeBaseInitStruct.BTIM_Period = 1000 - 1;   // 設置周期，使得定時器每1ms產生一次溢出中斷
        BTIM_TimeBaseInitStruct.BTIM_Prescaler = BTIM_PRS_DIV64; // 預分頻器設置為64，以降低時鐘頻率


    // 使用上述配置初始化定時器BTIM1
        BTIM_TimeBaseInit(PORT_TIMER, &BTIM_TimeBaseInitStruct);


        // 使能BTIM1的溢出中斷
        BTIM_ITConfig(PORT_TIMER, BTIM_IT_OV, ENABLE);


//        // 啟動定時器BTIM1
//        BTIM_Cmd(PORT_TIMER, ENABLE);




}
/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Open_Timer
 * 函 數 說 明：打開定時器
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：
******************************************************************/
void Open_Timer(void)
{
    BTIM_SetCounter(PORT_TIMER, 0);   // 清除定時器計數


    msHcCount = 0;


    BTIM_Cmd(PORT_TIMER, ENABLE);   // 使能定時器
}


/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Get_TIMER_Count
 * 函 數 說 明：獲取定時器定時時間
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：數據
 * 作       者：LC
 * 備       注：
******************************************************************/
uint32_t Get_TIMER_Count(void)
{
    uint32_t time  = 0;
    time   = msHcCount*1000;              // 得到us
    time  += BTIM_GetCounter(PORT_TIMER); // 得到ms


    BTIM_SetCounter(PORT_TIMER, 0);   // 清除定時器計數
    delay_ms(10);
    return time ;
}


/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Close_Timer
 * 函 數 說 明：關閉定時器
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：
******************************************************************/
void Close_Timer(void)
{
        BTIM_Cmd(PORT_TIMER, DISABLE);   // 關閉定時器
}


/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：TIMER_IRQHandler
 * 函 數 說 明：定時器中斷服務函數
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：1ms進入一次
******************************************************************/
void TIMER_IRQHandler(void)
{
    if (BTIM_GetITStatus(CW_BTIM1, BTIM_IT_OV))   // 檢查定時器中斷發生
    {
                msHcCount++;


        BTIM_ClearITPendingBit(PORT_TIMER, BTIM_IT_OV);  // 清除中斷標志
    }
}




/******************************************************************
 * 函 數 名 稱：Hcsr04GetLength
 * 函 數 說 明：獲取測量距離
 * 函 數 形 參：無
 * 函 數 返 回：測量距離
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
float Hcsr04GetLength(void)
{
        /*測5次數據計算一次平均值*/
        float length = 0;
        float t = 0;
        float sum = 0;
        unsigned int  i = 0;
        while(i != 10)
        {


                SR04_TRIG(1);//trig拉高信號，發出高電平
                delay_1us(20);//持續時間超過10us
                SR04_TRIG(0);//trig拉低信號，發出低電平
                /*Echo發出信號 等待回響信號*/
                /*輸入方波后，模塊會自動發射8個40KHz的聲波，與此同時回波引腳（echo）端的電平會由0變為1；
                （此時應該啟動定時器計時）；當超聲波返回被模塊接收到時，回波引 腳端的電平會由1變為0；
                （此時應該停止定時器計數），定時器記下的這個時間即為
                                                                                超聲波由發射到返回的總時長；*/


                while(SR04_ECHO() == GPIO_Pin_RESET);//echo等待回響


                Open_Timer();   //打開定時器


                i++;


                while(SR04_ECHO() == GPIO_Pin_SET);


                Close_Timer();   // 關閉定時器


                t = Get_TIMER_Count();   // 獲取時間,分辨率為1us
                length = (float)t / 58.0f;   // cm
                sum += length;
        }


        length = sum/10;//五次平均值
        distance = length;
        return length;
}

?

在文件bsp_ultrasonic.h中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#ifndef _BSP_ULTRASONIC_H_
#define _BSP_ULTRASONIC_H_


#include "board.h"


#define RCC_SR04_ENABLE()     __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()


#define PORT_SR04             CW_GPIOA


#define GPIO_TRIG             GPIO_PIN_1
#define GPIO_ECHO             GPIO_PIN_2


#define RCC_TIMER_ENABLE()    __RCC_BTIM_CLK_ENABLE()
#define PORT_TIMER            CW_BTIM1


#define TIMER_IRQ             BTIM1_IRQn
#define TIMER_IRQHandler      BTIM1_IRQHandler


#define SR04_TRIG(x)          GPIO_WritePin( PORT_SR04, GPIO_TRIG, x?GPIO_Pin_SET:GPIO_Pin_RESET)
#define SR04_ECHO()           GPIO_ReadPin( PORT_SR04, GPIO_ECHO )


void Ultrasonic_Init(void);//超聲波初始化
float Hcsr04GetLength(void );//獲取超聲波測距的距離


#endif

?04 移植驗證

在自己工程中的main主函數中，編寫如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_ultrasonic.h"


int32_t main(void)
{
    board_init();        // 開發板初始化


    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200


    Ultrasonic_Init();
    printf("Start.......
");


    while(1)
    {
        printf((const char *)"距離為 = %.2fCM
",Hcsr04GetLength() );
        delay_ms(500);
    }
}

移植現象：距離20CM處擺放障礙物，輸出換算后的實際距離。