前言：
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github：my github
注：博客所涉及的关于 stm32 的代码，均在仓库【stm32f013_study】下，包括底层驱动和应用测试代码。
本文设计的文件包含：
（1）hcsr04.c：超声波驱动文件
（3）头文件：
hcsr04.h ：超声波头文件
1. 原理
本工作原理：
(1)采用 IO 口 TRIG 触发测距，给最少 10us 的高电平信号；
(2)模块自动发送 8 个 40khz 的方波，自动检测是否有信号返回；
(3)有信号返回， 通过 IO 口 ECHO 输出一个高电平， 高电平持续的时间就是超声
波从发射到返回的时间。 测试距离 = (高电平时间*声速(340M/S))/2。
引脚说明：
| 引脚 | 解释 | 实际连接 |
|---|---|---|
| VCC | 5V 供电 | VCC5V |
| TRIG | 触发控制信号输入 | PB9 |
| ECHO | 回响信号输出 | PB8 |
| GND | 接地 | GND |
2. 时序
3. 实现
TIM_ICInitTypeDef tim_ic_init;
//g_cap_state:捕获状态标志(bit7:完成捕获; bit6:捕获高电平;bit5-bit0:捕获高电平溢出次数)
u16 g_cap_state, g_cap_val;
u32 g_cap_distance; //超声波测量距离
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 函 数 名: timer4_cap_init
// 功能说明: TIM4初始化
// 形 参: timer_arr：自动重装值; timer_psc：时钟分频系数
// 返 回 值: 无
// 日 期:
// 作 者:
// 备 注:
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void timer4_cap_init(u16 timer_arr, u16 timer_psc)
{
GPIO_InitTypeDef gp_init;
TIM_TimeBaseInitTypeDef tim_base_init;
NVIC_InitTypeDef nvic_init_config;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE); //使能TIM2时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能GPIOB时钟
gp_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
gp_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PB8 输入 (ECHO)
GPIO_Init(GPIOB, &gp_init);
gp_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
gp_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //PB9 输出 (TRIG)
gp_init.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz; //2M
GPIO_Init(GPIOB, &gp_init);
//初始化定时器4 TIM4
tim_base_init.TIM_Period = timer_arr; //设定计数器自动重装值
tim_base_init.TIM_Prescaler = timer_psc; //预分频器
tim_base_init.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
tim_base_init.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &tim_base_init); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
//初始化TIM4输入捕获参数
tim_ic_init.TIM_Channel = TIM_Channel_3; //CC1S=03 选择输入端 IC3映射到TI1上
tim_ic_init.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising; //上升沿捕获
tim_ic_init.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
tim_ic_init.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; //配置输入分频,不分频
tim_ic_init.TIM_ICFilter = 0x00;//配置输入滤波器 不滤波
TIM_ICInit(TIM4, &tim_ic_init);
//中断分组初始化
nvic_init_config.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //TIM4中断
nvic_init_config.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 3; //先占优先级2级
nvic_init_config.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //从优先级0级
nvic_init_config.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
NVIC_Init(&nvic_init_config); //根据NVIC_InitStruct中指定的参数初始化外设NVIC寄存器
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update|TIM_IT_CC3, ENABLE);//允许更新中断 ,允许CC3IE捕获中断
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //使能定时器3
}
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 函 数 名: hcsr04_read_distance
// 功能说明: 超声波测量距离
// 形 参: 无
// 返 回 值: 无
// 日 期:
// 作 者:
// 备 注:
//---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
void hcsr04_read_distance(void)
{
GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9); //启动超声波测量
delay_us(15);
GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_9);
if (g_cap_state & 0X80) //捕获一次高电平
{
g_cap_distance = g_cap_state & 0X3f;
g_cap_distance *= 65535;
g_cap_distance += g_cap_val;
g_cap_distance = g_cap_distance * 170 / 1000; //计算距离(mm)
g_cap_state = 0X00;
}
}
void TIM4_IRQHandler(void)
{
u16 sta_val;
sta_val = TIM4->SR;
if ((g_cap_state & 0X80) == 0X00) //未捕获
{
if (sta_val & 0X01) //溢出
{
if (g_cap_state & 0X40) //捕获到高电平
{
if ((g_cap_state & 0X3f) == 0X3f) //高电平时间过长
{
g_cap_state |= 0X80; //记录一次捕获
g_cap_val = 0Xffff; //溢出时间
}
else
{
g_cap_state++; //继续捕获
}
}
}
if (sta_val & 0X08) //捕获3(通道3)发生捕获事件
{
if (g_cap_state & 0X40) //捕获下降沿
{
g_cap_state |= 0X80; //标记成功捕获一次高电平
g_cap_val = TIM4->CCR3; //获取当前捕获值
TIM4->CCER &= ~(1<<9); //CC1P=0 设置为上升沿捕获
}
else
{
g_cap_state = 0;
g_cap_val = 0;
g_cap_state |= 0X40; //标记捕获到上升沿
TIM4->CNT = 0; //清空计数器
TIM4->CCER |= (1<<9); //CC1P=1 设置为下降沿捕获
}
}
}
TIM4->SR = 0; //清除中断标志位
}
4. 主函数测试
//超声波测试函数
int main_hcr(void)
{
delay_init(); //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);// 设置中断优先级分组2
uart_init(1, 115200 * 8); //串口初始化为961200
Bsp_LedInit(); //初始化与LED连接的硬件接口
timer4_cap_init(0Xffff, 72 - 1);
while (1)
{
hcsr04_read_distance();
delay_ms(500);
LED0 = 1;
delay_ms(500);
LED0 = 0;
printf("g_cap_distance = %d \r\n", g_cap_distance); //用串口1打印输出
}
}