CubeMX配置STM32以驅(qū)動(dòng)超聲波模塊（HC-SR04）

1、選擇定時(shí)器

選擇輸入捕獲模式
預(yù)分頻設(shè)置為71，向上計(jì)數(shù)，自動(dòng)重裝值65535

然后將名字改為ECHO

2、配置TRIG口

這里的端口使用其它空閑的IO口是可以的，設(shè)置為輸出模式，其它配置不需要改變，最主要的是User Label那兒，需要設(shè)置為TRIG,因?yàn)轵?qū)動(dòng)函數(shù)里面使用的是這個(gè)的宏定義，所以必須要改成這個(gè)名字才能直接使用驅(qū)動(dòng)函數(shù)。

3、配置串口

因?yàn)橐@示超聲波測(cè)出的距離，我這里就直接使用串口助手顯示了，有需要的話(huà)使用OLED、TFT之類(lèi)的模塊顯示也可以。

在這里如果需要使用printf函數(shù)的話(huà)，還需要在生成的usart.c里面添加fputc函數(shù)：

/*********************************************************
*
*重定義 fputc 函數(shù)
*
*********************************************************/
int fputc(int ch,FILE *f)
{
	HAL_UART_Transmit (&huart1 ,(uint8_t *)&ch,1,HAL_MAX_DELAY );
	return ch;
}

在這之前記得引入頭文件stdio.h、勾選Use MicroLIB

1、引入HC-SR04的驅(qū)動(dòng)文件

hc-sr04.c

/*
 * @Author       : yzy
 * @Date         : 2021-05-31 17:03:23
 * @LastEditors  : yzy
 * @LastEditTime : 2021-06-21 22:16:28
 * @Description  : 
 * @FilePath     : \CSDN_HC-SR04_GPIO\BSP_HARDWARE\HC-SR04\hc-sr04.c
 */
#include "hc-sr04.h"

Hcsr04InfoTypeDef Hcsr04Info;

/**
 * @description: 超聲波模塊的輸入捕獲定時(shí)器通道初始化
 * @param {TIM_HandleTypeDef} *htim
 * @param {uint32_t} Channel
 * @return {*}
 */
void Hcsr04Init(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel)
{
  /*--------[ Configure The HCSR04 IC Timer Channel ] */
  // MX_TIM2_Init();  // cubemx中配置
  Hcsr04Info.prescaler = htim->Init.Prescaler; //  72-1
  Hcsr04Info.period = htim->Init.Period;       //  65535

  Hcsr04Info.instance = htim->Instance;        
  if(Hcsr04Info.ic_tim_ch == TIM_CHANNEL_1)
  {
    Hcsr04Info.active_channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1;             //  TIM_CHANNEL_1
  }
  else if(Hcsr04Info.ic_tim_ch == TIM_CHANNEL_2)
  {
    Hcsr04Info.active_channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_2;             //  TIM_CHANNEL_2
  }
  else if(Hcsr04Info.ic_tim_ch == TIM_CHANNEL_3)
  {
    Hcsr04Info.active_channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_3;             //  TIM_CHANNEL_3
  }
  else if(Hcsr04Info.ic_tim_ch == TIM_CHANNEL_4)
  {
    Hcsr04Info.active_channel = HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_4;             //  TIM_CHANNEL_4
  }
  /*--------[ Start The ICU Channel ]-------*/
  HAL_TIM_Base_Start_IT(htim);
  HAL_TIM_IC_Start_IT(htim, Channel);//開(kāi)啟中斷
}

/**
 * @description: HC-SR04觸發(fā)
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
void Hcsr04Start(void)
{
  HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_Delay(1);  //  10us以上
  HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
}

/**
 * @description: 定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出中斷處理函數(shù)
 * @param {*}    main.c中重定義void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef* htim)
 * @return {*}
 */
void Hcsr04TimOverflowIsr(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  if(htim->Instance == Hcsr04Info.instance) //  
  {
    Hcsr04Info.tim_overflow_counter++;
  }
}

/**
 * @description: 輸入捕獲計(jì)算高電平時(shí)間->距離
 * @param {*}    main.c中重定義void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
 * @return {*}
 */
void Hcsr04TimIcIsr(TIM_HandleTypeDef* htim)
{
  if((htim->Instance == Hcsr04Info.instance) && (htim->Channel == Hcsr04Info.active_channel))
  {
    if(Hcsr04Info.edge_state == 0)      //  捕獲上升沿
    {
      // 得到上升沿開(kāi)始時(shí)間T1，并更改輸入捕獲為下降沿
      Hcsr04Info.t1 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, Hcsr04Info.ic_tim_ch);
      __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, Hcsr04Info.ic_tim_ch, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
      Hcsr04Info.tim_overflow_counter = 0;  //  定時(shí)器溢出計(jì)數(shù)器清零
      Hcsr04Info.edge_state = 1;        //  上升沿、下降沿捕獲標(biāo)志位
    }
    else if(Hcsr04Info.edge_state == 1) //  捕獲下降沿
    {
      // 捕獲下降沿時(shí)間T2，并計(jì)算高電平時(shí)間
      Hcsr04Info.t2 = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, Hcsr04Info.ic_tim_ch);
      Hcsr04Info.t2 += Hcsr04Info.tim_overflow_counter * Hcsr04Info.period; //  需要考慮定時(shí)器溢出中斷
      Hcsr04Info.high_level_us = Hcsr04Info.t2 - Hcsr04Info.t1; //  高電平持續(xù)時(shí)間 = 下降沿時(shí)間點(diǎn) - 上升沿時(shí)間點(diǎn)
      // 計(jì)算距離
      Hcsr04Info.distance = (Hcsr04Info.high_level_us / 1000000.0) * 340.0 / 2.0 * 100.0;
      // 重新開(kāi)啟上升沿捕獲
      Hcsr04Info.edge_state = 0;  //  一次采集完畢，清零
      __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, Hcsr04Info.ic_tim_ch, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
    }
  }
}

/**
 * @description: 讀取距離 
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
float Hcsr04Read(void)
{
  // 測(cè)距結(jié)果限幅
  if(Hcsr04Info.distance >= 450)
  {
    Hcsr04Info.distance = 450;
  }
  return Hcsr04Info.distance;
}

hc-sr04.h

/*
 * @Author       : yzy
 * @Date         : 2021-05-31 17:03:27
 * @LastEditors  : yzy
 * @LastEditTime : 2021-05-31 19:02:54
 * @Description  : 
 * @FilePath     : \F103_Test\BSP_HARDWARE\hc-sr04.h
 */
#ifndef HCSR04_H_
#define HCSR04_H_

#include "main.h"

typedef struct
{
	uint8_t  edge_state;
	uint16_t tim_overflow_counter;
	uint32_t prescaler;
	uint32_t period;
	uint32_t t1;	//	上升沿時(shí)間
	uint32_t t2;	//	下降沿時(shí)間
	uint32_t high_level_us;	//	高電平持續(xù)時(shí)間
	float    distance;
	TIM_TypeDef* instance;
  uint32_t ic_tim_ch;
	HAL_TIM_ActiveChannel active_channel;
}Hcsr04InfoTypeDef;

extern Hcsr04InfoTypeDef Hcsr04Info;

/**
 * @description: 超聲波模塊的輸入捕獲定時(shí)器通道初始化
 * @param {TIM_HandleTypeDef} *htim
 * @param {uint32_t} Channel
 * @return {*}
 */
void Hcsr04Init(TIM_HandleTypeDef *htim, uint32_t Channel);

/**
 * @description: HC-SR04觸發(fā)
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
void Hcsr04Start(void);

/**
 * @description: 定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出中斷處理函數(shù)
 * @param {*}    main.c中重定義void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef* htim)
 * @return {*}
 */
void Hcsr04TimOverflowIsr(TIM_HandleTypeDef *htim);

/**
 * @description: 輸入捕獲計(jì)算高電平時(shí)間->距離
 * @param {*}    main.c中重定義void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
 * @return {*}
 */
void Hcsr04TimIcIsr(TIM_HandleTypeDef* htim);

/**
 * @description: 讀取距離 
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
float Hcsr04Read(void);

#endif /* HCSR04_H_ */

驅(qū)動(dòng)文件里面函數(shù)的具體使用都有介紹，我就不做過(guò)多解釋了。

2、添加中斷回調(diào)函數(shù)

如果有了解過(guò)超聲波的工作原理的話(huà)就可以知道使用到了定時(shí)器，我們還配置了TIM4一通道為輸入捕獲，所以我們需要輸出捕獲中斷和定時(shí)器溢出中斷的回調(diào)函數(shù)。

/* USER CODE BEGIN 4 */
/**
 * @description: 定時(shí)器輸入捕獲中斷
 * @param {TIM_HandleTypeDef} *htim
 * @return {*}
 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  Hcsr04TimIcIsr(htim);
}

/**
 * @description: 定時(shí)器溢出中斷
 * @param {*}
 * @return {*}
 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
		Hcsr04TimOverflowIsr(htim);
}
/* USER CODE END 4 */

示例：

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_USART1_UART_Init();
  MX_TIM4_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  Hcsr04Init(&htim4, TIM_CHANNEL_1);  //  超聲波模塊初始化
  Hcsr04Start();  //  開(kāi)啟超聲波模塊測(cè)距
  printf("hc-sr04 start!\r\n");
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    // 打印測(cè)距結(jié)果
    
    Hcsr04Start();
		printf("distance:%.1f cm\r\n", Hcsr04Read());
    HAL_Delay(300); //  測(cè)距周期300ms
    /* USER CODE END WHILE */

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

效果圖如下：

發(fā)送端發(fā)送一個(gè)大于10us的高電平，發(fā)送結(jié)束后接收端立即置高，當(dāng)接收到返回的聲波信號(hào)時(shí)置低，所以在輸入捕獲的接收函數(shù)中有將上升沿捕獲改為下降沿捕獲的做法，也可以直接將輸入捕獲設(shè)置兩個(gè)通道，一個(gè)上升沿一個(gè)下降沿。
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