基于stm32使用标准外设库写一个hcsr04进行测距的驱动程序，要求：PB5为trig脚，PB6为echo脚，使用定时器3中断的方式实现，计算返回一个int类型的sonar_mm()函数，以毫米为单位

基于STM32使用标准外设库编写HCSR04超声波模块的测距驱动程序，以下是实现思路及代码结构说明： ### 硬件配置 1. **TRIG** 引脚连接到 STM32 的 PB5。 2. **ECHO** 引脚连接到 STM32 的 PB6。 ### 软件设计步骤 #### 1. 配置GPIO口 - 将PB5配置为推挽输出模式（用于发送触发信号）。 - 将PB6配置为浮空输入模式（接收回响信号）。 #### 2. 配置定时器3 (TIM3) - 使用 TIM3 捕获功能捕获 ECHO 脉冲宽度。 - 设置上升沿和下降沿捕获中断。 - 记录两次捕获的时间差值作为脉冲持续时间。 #### 3. 编写 `sonar_mm()` 函数 - 触发 TRIG 发送高电平脉冲。 - 利用 TIM3 中断测量 ECHO 脉宽，并通过公式换算成距离。 - 返回结果为 int 类型的距离值，单位为毫米。 --- ### 示例代码 ```c #include "stm32f1xx.h" // 定义全局变量存储捕获的时间戳 uint32_t capture_rise = 0; // 上升沿捕获时间 uint32_t capture_fall = 0; // 下降沿捕获时间 void GPIO_Config(void); void TIM3_Config(void); float sonar_mm(); int main(void) { GPIO_Config(); // 初始化 GPIO TIM3_Config(); // 初始化 TIM3 while(1) { float distance = sonar_mm(); printf("Distance: %.2f mm\r\n", distance); // 打印当前距离 Delay_ms(500); // 延迟一段时间再次测量 } } /** * @brief 配置 GPIO 口 */ void GPIO_Config() { RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // 启用 GPIOB 时钟 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // 配置 PB5 为推挽输出模式 (TRIG) GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); // 配置 PB6 为浮空输入模式 (ECHO) GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct); } /** * @brief 配置 TIM3 进行捕获操作 */ void TIM3_Config() { RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); // 启用 TIM3 时钟 TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct; TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStruct; // 配置 TIM3 工作频率 TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 0xFFFF; // 自动重装载值 TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 72 - 1; // 分频系数：系统时钟 72 MHz -> 1us分辨率 TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStruct); // 配置通道 1 输入捕获功能 TIM_ICInitStruct.TIM_Channel = TIM_Channel_1; // 选择 CH1(PB6) 作为捕获通道 TIM_ICInitStruct.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising_Falling; // 上升沿、下降沿捕获 TIM_ICInitStruct.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI; // 直接映射 TI1 TIM_ICInitStruct.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1; // 捕获不分频 TIM_ICInitStruct.TIM_ICFilter = 0x0F; // 数字滤波器设置 TIM_ICInit(TIM3, &TIM_ICInitStruct); // 开启中断并使能 NVIC TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_CC1 | TIM_IT_Update, ENABLE); // 允许 CC1 和更新中断 NVIC_EnableIRQ(TIM3_IRQn); TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 启用计数器 } /** * @brief 测量距离函数 (返回以毫米为单位的结果) * @return int 类型的距离值 */ float sonar_mm() { uint32_t duration_us; // 触发一次 TRIG 信号 GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); // 清零 TRIG Delay_us(2); // 延时 2 us GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); // 输出高电平 Delay_us(10); // 维持高电平 10 us GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5); // 再次清零 // 等待完成一次完整的捕获过程 while(capture_fall == 0 || capture_rise == 0); // 获取脉冲宽度 duration_us = capture_fall - capture_rise; // 根据公式计算距离 (速度 V=340m/s, 时间 T=duration_us / 2) return ((float)(duration_us / 2)) * 0.034; // 单位转换至毫米 } /** * @brief TIM3 中断服务函数 */ void TIM3_IRQHandler(void) { if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_CC1) != RESET) { // 如果发生捕获事件 if((TIM3->CCR1 & 0x8000) == 0x0000) { // 捕获到上升沿 capture_rise = TIM3->CNT; } else { // 捕获到下降沿 capture_fall = TIM3->CNT; } TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_CC1); // 清除标志位 } } /** * @brief 微秒级延时函数 * @param nTime 延时微秒数 */ void Delay_us(uint16_t nTime) { SysTick->LOAD = (SystemCoreClock / 1000000) * nTime - 1; SysTick->VAL = 0x00; SysTick->CTRL |= SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; while(!(SysTick->CTRL & SysTick_CTRL_COUNTFLAG_Msk)); SysTick->CTRL &= ~SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; } ``` --- ### 注意事项 1. **时钟源校准**: 系统时钟需要精确稳定才能保证测量精度。 2. **噪声影响**: HCSR04 对电磁干扰较为敏感，建议将硬件远离强电流设备运行。 3. **最大范围限制**: 此算法默认支持的最大测程由溢出条件决定，请根据实际需求调整定时器周期。