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浅析HC-SR04软件包出现程序被卡死的原因及其解决办法

1. 背景
最近在用到SR04超声波测距,使用了SR04软件包,还比较好用。刚开始还比较正常,后来偶尔会出现程序被卡死的情况,经过排查发现程序被卡在了读取传感器数据的地方res = rt_device_read(device, 0, &sensor_data, 1); 感觉比较奇怪就查了一下软件包的代码,并发现了问题所在。

2. 问题排查
2.1 发现程序会卡在读取传感器数据的地方后,就开始看软件包代码sensor_hc_sr04.c文件,找到读取数据的函数sr04_get_distance(void),这里面,在发出了10us的TRIG触发信号后,使用while循环死等,等待输出回响信号ECHO引脚高电平的出现。而若超声波传感器收不到回波,回响信号的高电平不会出现,程序也就会在这里死等下去,也就卡死在了这里。


2.2 同一个传感器为什么传感器的回波信号会突然没有了呢,下面就排查了一下传感器本身,原来是电源线连接不牢靠(用的杜邦线连接),偶尔由于震动或者触碰导致传感器的电源不稳定,传感器断电后不再工作了,程序还继续调用读取距离,所以就在发出了触发信号后死等了,后来把电源连接线固定牢固后就没再出现过问题了。

2.3 虽然我的问题解决了,但是如果以后再出现类似的情况,或者其他原因导致超声波回波又没接收到,那岂不是又要卡死了,所以感觉这里死等不行,等待一段时间收不到回波信号的话得让程序能跳出去才行。

3. 优化处理
根据上面的分析,觉得在这里while循环等待回波信号的过程中增加个延时,但是又不能延时太长,否则会影响测距的精度。于是计算一下,(10us * 340m/s) / 2 = 0.17cm = 1.7mm。根据SR04的手册,SR04测量的最短距离是2cm,测量精度是3mm,因此延时10us对测量结果影响不大,可以满足。
但是也不能让程序一直在这里等啊,还得增加一个超时判断,当长时间接收不到回波信号,得让程序跳出去,然后判断是否需要重新初始化sr04设备。SR04的最大测量距离是4m,T = (4m * 2) / 340m/s ≈ 0.0236s = 23.6ms。因此这里当等待超过约24ms时,就让程序跳出去,并返回一个异常的距离回去(-1),这样后端的程序就可以以此来判断问题并进行相应的处理。

根据上面分析和计算,程序中增加如下代码:

4. 运行结果
上面程序修改后,测量结果跟修改之前的一样。而且在使用中拔掉传感器供电,程序也能正常运行,并且应用根据这里返回的结果判断,重新初始化注册SR04设备,当传感器供电恢复后,能立即测量并打印出测量结果。

回帖(3)

北山独狼

2022-3-29 10:37:52
谢谢分享,学习学习
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glenxu

2023-1-31 22:08:02
这个分析很好,原程序没有注意到程序的意外。
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glenxu

2023-2-3 11:56:16
我现在已经处理了意外但还有卡死想象,不知道什么问题
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