基于RT-Thread的HC-SR04超声波驱动

前言

本次驱动用的是这款超声波，超声波的驱动大同小异，均可参考
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一、引脚定义

引脚	功能
VCC	接直流5V电
TRIG	接外部电路的TRIG端，向此引脚输入10us以上的高电平可触发超声波测距
ECHO	接外部电路的ECHO端，测距结束时该引脚会输出一个高电平，电平宽度为超声波往返时间之和
GND	接地

二、工作原理

1、采用 IO 触发测距，给至少 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 输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间
4、测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

三、引脚时序图

建议测量周期在60ms以上，防止发射信号对回响信号的有影响

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四、创建RTT工程（开始动手）

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五、打开CubeMX

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六、配置串行调试口

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七、配置使用外部高速晶振

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八、创建工程时默认使用了串口一，这里也打开串口一

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九、开启定时器三，定时器三是用来给超声波回波信号计时的，计算高电平时间从而得到测量距离

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十、配置时钟线

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十一、生成代码

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十二、打开定时器设备驱动程序

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十三、使能定时器模块

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十四、打开定时器三的注释（使用哪个定时器就打开哪个，没有的就自己写上去）

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十五、在主函数中写入如下代码

/** Copyright (c) 2006-2024, RT-Thread Development Team** SPDX-License-Identifier: Apache-2.0** Change Logs:* Date           Author       Notes* 2024-05-10     先睡个好觉    first version*/#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>  //加载设备驱动头文件
#include <board.h>#include <hwtimer.h>#define HWTIMER_DEV_NAME   "timer3"     /* 定时器名称 */
rt_device_t hw_dev;                     /* 定时器设备句柄 */rt_err_t ret = RT_EOK;    //返回值判断是否成功
rt_uint32_t timer_cb_num = 0;           /*进定时器超调函数次数  */
rt_uint32_t level_flag = 1;         /*判断超声波接受引脚是否是第一个上升沿*/
rt_uint32_t echo_high_time = 0;     //超声波接受引脚高电平总时间，单位为us
rt_uint32_t freq = 1000000;               /* 计数频率 */
rt_hwtimer_mode_t mode;                 /* 定时器模式 */
rt_hwtimerval_t timeout_s;      /* 定时器超时值 */rt_uint32_t distance_cm = 0;     //超声波测量出的距离#define SR04T_PIN_TRIG   GET_PIN(C, 9)  //获取sr04t超声波触发引脚号
#define SR04T_PIN_ECHO   GET_PIN(C, 8)  //获取sr04t超声波接收引脚号/* 定时器3超时回调函数,每10us会进来一次*/
static rt_err_t timeout3_cb(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{timer_cb_num++;//每进一次超调函数，该变量加一if((rt_pin_read(SR04T_PIN_ECHO) == PIN_HIGH)&&(level_flag)){timer_cb_num = 0;  //如果超声波接收引脚被拉高了，重新进行计数level_flag = 0;}if ((rt_pin_read(SR04T_PIN_ECHO) == PIN_LOW)&&(level_flag == 0)){echo_high_time = timer_cb_num*10; //一个timer_cb_num是10uslevel_flag = 1;rt_kprintf("%d\n",timer_cb_num/9);}return 0;
}int sr04_Init(void)
{//设置sr04t超声波引脚的模式rt_pin_mode(SR04T_PIN_TRIG, PIN_MODE_OUTPUT);//设置引脚为输出模式rt_pin_mode(SR04T_PIN_ECHO, PIN_MODE_INPUT_PULLDOWN);//设置ECHO引脚为输入模式rt_pin_write(SR04T_PIN_TRIG, PIN_LOW);//拉低引脚rt_pin_write(SR04T_PIN_ECHO, PIN_LOW);//拉低引脚/* 查找定时器设备 */hw_dev = rt_device_find(HWTIMER_DEV_NAME);if(hw_dev == RT_NULL){rt_kprintf("hwtimer sample run failed! can't find %s device! \n",HWTIMER_DEV_NAME);return RT_ERROR;}/* 以读写方式打开设备 */rt_device_open(hw_dev, RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);if(ret != RT_EOK){rt_kprintf("open %s device failed!\n",RT_DEVICE_OFLAG_RDWR);return ret;}/* 设置超时回调函数 */rt_device_set_rx_indicate(hw_dev, timeout3_cb);/* 设置计数频率(若未设置该项，默认为1Mhz 或 支持的最小计数频率) */rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_FREQ_SET, &freq);/* 设置模式为周期性定时器（若未设置，默认是HWTIMER_MODE_ONESHOT）*/mode = HWTIMER_MODE_PERIOD;rt_device_control(hw_dev, HWTIMER_CTRL_MODE_SET, &mode);/* 设置定时器超时值为10us并启动定时器 */timeout_s.sec = 0;      /* 秒 */timeout_s.usec = 10;     /* 微秒 */if (rt_device_write(hw_dev, 0, &timeout_s, sizeof(timeout_s)) != sizeof(timeout_s)){rt_kprintf("set timeout value failed\n");return RT_ERROR;}return RT_EOK;
}//信号触发
void US_SendStartSignal(void)
{rt_pin_write(SR04T_PIN_TRIG, PIN_HIGH);//拉高引脚,触发信号rt_hw_us_delay(20);   //给20us的延时//rt_thread_mdelay(5);rt_pin_write(SR04T_PIN_TRIG, PIN_LOW);//拉低引脚
}//数据处理
//count传进去的参数是us
float SR04T_DataConversion(rt_uint32_t *count)
{float result = 0;result = (float)((float)(*count * 340) / 2000000.0);*count = 0;result = result*100.0; //将米转化为厘米return result;
}//-------------------超声波线程-----------------------------------------------
rt_thread_t Sr04Th_Handler;   //姿态解算线程句柄
#define Sr04_TH_PRIO    10    //姿态解算线程优先级
#define Sr04_STK_SIZE   700  //姿态解算线程堆栈大小
#define Sr04_TICK_LEN   5    //姿态解算线程执行时间void th_sr04_entry(void *parameter)
{rt_uint16_t num_trig_time=0;while(1){num_trig_time++;if(num_trig_time>12){num_trig_time = 0;US_SendStartSignal();//超声波信号触发}distance_cm = SR04T_DataConversion(&timer_cb_num);//超声波数据处理//rt_kprintf("%d\n",echo_high_time/28);rt_thread_mdelay(5);}
}int sr04_th_creat(void)
{//超声波线程Sr04Th_Handler = rt_thread_create("th_sr04_entry",th_sr04_entry,NULL,Sr04_STK_SIZE,Sr04_TH_PRIO,Sr04_TICK_LEN);if(Sr04Th_Handler == NULL){rt_kprintf("th_sr04_entry(create)failed...\n");return -ENOMEM;}return RT_EOK;
}void th_start(void)
{rt_thread_startup(Sr04Th_Handler);   //开启超声波线程线程调度
}int main(void)
{sr04_Init(); //超声波初始化sr04_th_creat();//超声波线程创建th_start();//开启线程调度return RT_EOK;
}