如何使用ST MCU中的HAL库来实现超声波测距的功能？

下面是讲解使用ST MCU中的HAL库来实现，超声波测距的功能。
1、MCU主控：

STM32L052C8T6
2、超声波模块：

SR04
基本工作原理：
1、采用IO口TRIG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；
本模块使用方法简单,一个控制口发一个10US以上的高电平,就可以在接收口等待高电平输出.一有输出就可以开定时器计时,当此口变为低电平时就可以读定时器的值,此时就为此次测距的时间,方可算出距离.如此不断的周期测,即可以得到你移动测量的值。超声波模块时序图如下：
3、输入捕获简介

输入捕获可以用来测量脉冲宽度或者测量频率。超声波用到的是测量脉宽，这里我以测量脉宽为例，用一个简图来说明输入捕获的原理，如下图：
如上图所示，就是输入捕获测量高电平脉宽的原理，假定定时器工作在向上计数模式，图中t1-t2时间，就是我们需要测量的高电平时间。测量方法如下：首先设置定时器通道x为上升沿捕获，这样，t1时刻就会捕捉到CNT值，然后立即清零CNT，并设置通道x为下降沿捕获，这样t2时刻又会发生捕获事件，得到此时的CNT值，记为CCRx2。这样，根据定时器的计数频率，我们就可以算出t1-t2的时间，从而得到高电平的脉宽。
在t1-t2之间，可能产生N次定时器溢出，这就要求我们对定时器溢出做处理，防止高电平太长，导致数据不准确。如上图所示，t1-t2之间CNT计数的的次数等于：N*ARR+CRRx2，有了这个计数次数，再乘以CNT的计数周期，即可得到t1-t2的时间长度，即高电平持续时间。
4、STM32CubeMx 配置

1）系统时钟配置（这里不做介绍，前查看以往教程）


2）定时器21配置




5、代码说明：



1）、tim.c文件

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "tim.h"

/* USER CODE BEGIN 0 */
#include "gpio.h"
#include "stdio.h"

uint8_t   text_flag = 0;
uint8_t   dis_fm = 0;
uint8_t   Channel1Edge = 0;
uint16_t  Channel1HighTime, Channel1RisingTime, Channel1FallingTime;

/* USER CODE END 0 */

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /*防止未使用参数(s)编译警告*/
        UNUSED(htim);

        if(htim->Instance == htim21.Instance)
        {
                if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1)
                {
                        if(Channel1Edge == 0)          //捕获上升沿
                        {
                                Channel1RisingTime = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim21, TIM_CHANNEL_1);                         //获取上升沿开始时间点
                                __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim21, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);        //切换捕获极性
                                HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim21, TIM_CHANNEL_1);     //切换捕获极性后需重新启动

                                Channel1Edge = 1;                   //上升沿、下降沿捕获标志位
                        }
                        else if(Channel1Edge == 1)     //捕获下降沿
                        {
                                Channel1FallingTime = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim21, TIM_CHANNEL_1);                       //获取下降沿时间点
                                __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim21, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);        //切换捕获极性
                                HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim21, TIM_CHANNEL_1);            //切换捕获极性后需重新启动

                                Channel1HighTime = Channel1FallingTime < Channel1RisingTime ? Channel1FallingTime + 0xffff - Channel1RisingTime + 1 : Channel1FallingTime - Channel1RisingTime;
                                //高电平持续时间 = 下降沿时间点 - 上升沿时间点
                                dis_fm = Channel1HighTime * 17 / 100; //计算超声波测量距离
                printf("dis_fm = %dcm rn", dis_fm);
                if(dis_fm<30) Beep_on;
                else  Beep_off;
                                //i++;//累加计数
                                Channel1Edge = 0;                                           //一次采集完毕，清零
                        }
                        HAL_GPIO_TogglePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin);
                }
        }
}

/* USER CODE END 1 */


3）、main.c文件


/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "i2c.h"
#include "tim.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "task.h"
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */



/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */



int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */
   static uint8_t Flag=0;
  

  /* 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_I2C1_Init();
  MX_TIM2_Init();
  MX_TIM21_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
  Moter_StartPWM();
          OLED_Init();
        OLED_Clear();
        OLED_ShowString(0,0,"www.taxing.com",16);
        OLED_ShowCHinese(0,4,0);//
        OLED_ShowCHinese(16,4,1);//
        OLED_ShowCHinese(32,4,2);//
        OLED_ShowCHinese(48,4,6);//
        OLED_ShowCHinese(0,6,3);//
        OLED_ShowCHinese(16,6,4);//
        OLED_ShowCHinese(32,6,5);//
        OLED_ShowCHinese(48,6,6);//
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim21, TIM_CHANNEL_1);
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
      #if 0
     if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port,KEY_Pin)==1&&Flag==0)
     {
        HAL_Delay(100);
        if(HAL_GPIO_ReadPin(KEY_GPIO_Port,KEY_Pin)==1)
        {
           Car_Track();
           Flag=1;
        }
     }

    else
    {
       Moter_off();
    }
    #endif
  
    Trig_On;
    HAL_Delay(1);
    Trig_Off;

  HAL_Delay(100);
  
  }

  /* USER CODE END 3 */
}



别忘了打开定时器21的总中断哦


基本配置完成，打开串口助手即可看到打印距离信息