一、模块来源

采购链接：

HC-SR04 超声波测距模块 宽电压3-5.5V 工业级 传感器

资料下载链接：

https://pan.baidu.com/s/1sSah9PvLBrmbA7So-6YcSw

资料提取码：qq35

二、规格参数

工作电压：3-5.5V

工作电流：5.3MA

感应角度：小于15度

探测距离：2CM-600CM

探测精度：0.1CM+1%

输出方式: GPIO

管脚数量：4 Pin

以上信息见厂家资料文件

三、移植过程

我们的目标是将例程移植至MSPM0G3507开发板上【能够判断前方障碍物距离的功能】。首先要获取资料，查看数据手册应如何实现读取数据，再移植至我们的工程。

1、查看资料

  只需要在 Trig 管脚（触发信号）输入一个 10US 以上的高电平，系统便可发出 8 个 40KHZ 的超声波脉冲，然后检测回波信号。当检测到回波信号后，通过 Echo 管脚输出。根据 Echo 管脚输出高电平的持续时间可以计算距离值。即距离值为：(高电平时间*340m/s)/2。

  当测量距离超过 HC-SR04 的测量范围时，仍会通过 Echo管脚输出高电平的信号，高电平的宽度约为 66ms。如图所示：

测量周期：当接收到 HC-SR04 通过 Echo 管脚输出的高电平脉冲后，便可进行下一次测量，所以测量周期取决于测量距离，当距离被测物体很近时，Echo 返回的脉冲宽度较窄，测量周期 就很短；当距离被测物体比较远时，Echo 返回的脉冲宽度较宽，测量周期也就相应的变长。最坏情况下，被测物体超出超声波模块的测量范围，此时 返回的脉冲宽度最长，约为 66ms，所以最坏情况下的测量周期稍大于 66ms 即可（取 70ms 足够）。

2、引脚选择

模块	开发板
VCC	3V3
Trig	PA2
Echo	PA3
GND	GND

3、代码编写

新建两个文件 bsp_sr04.c 和 bsp_sr04.h，并且将头文件路径添加到编译器中。

新建文件以及添加头文件路径到编译器，在 DHT11章节 已经讲过了，可以移步进行查看。

DHT11章节跳转 : （点击跳转🚀）

在文件 bsp_sr04.c 和 bsp_sr04.h 中，编写如下代码。

bsp_sr04.h

/*
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 */

#ifndef BSP_CODE_BSP_SR04_H_
#define BSP_CODE_BSP_SR04_H_

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"

#ifndef u8
#define u8 uint8_t
#endif

#ifndef u16
#define u16 uint16_t
#endif

#ifndef u32
#define u32 uint32_t
#endif

#ifndef delay_ms
#define delay_ms(x)  delay_1ms(x)
#endif

#ifndef delay_us
#define delay_us(x)  delay_1us(x)
#endif

#define SR04_Trig_GPIO_RCU    RCU_GPIOA
#define SR04_Echo_GPIO_RCU    RCU_GPIOA

#define SR04_Trig_GPIO_PORT    GPIOA
#define SR04_Echo_GPIO_PORT    GPIOA

#define SR04_Trig_GPIO_PIN    GPIO_PIN_2
#define SR04_Echo_GPIO_PIN    GPIO_PIN_3

/* 外部中断 */
#define SR04_Echo_EXTI_LINE          EXTI_3
#define SR04_Echo_EXTI_IRQn          EXTI3_IRQn
#define SR04_Echo_EXTI_PORT_SOURCE   EXTI_SOURCE_GPIOA
#define SR04_Echo_EXTI_PIN_SOURCE    EXTI_SOURCE_PIN3
#define SR04_Echo_EXTI_IRQHandler    EXTI3_IRQHandler

/* 定时器 */
#define SR04_Timer_RCU              RCU_TIMER5
#define SR04_Timer                  TIMER5
#define SR04_Timer_IRQn             TIMER5_IRQn
#define SR04_Timer_IRQHandler       TIMER5_IRQHandler


#define SR04_Module_CLK_ENABLE() \
    rcu_periph_clock_enable(SR04_Trig_GPIO_RCU); \
    rcu_periph_clock_enable(SR04_Echo_GPIO_RCU); \
    rcu_periph_clock_enable(SR04_Timer_RCU);

#define SR04_TRIG(x)    gpio_bit_write(SR04_Trig_GPIO_PORT, SR04_Trig_GPIO_PIN, x)
#define SR04_ECHO()     gpio_input_bit_get(SR04_Echo_GPIO_PORT, SR04_Echo_GPIO_PIN)

void SR04_Init(void);//超声波初始化
float SR04_GetLength(void );//获取超声波测距的距离

#endif /* BSP_CODE_BSP_SR04_H_ */

bsp_sr04.c

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 */

#include "bsp_sr04.h"

volatile uint32_t msHcCount = 0; // ms计数

float Distance_DAT = 0;
uint8_t SR04_Flag = 0; // SR04测距标志位

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SR04_Init
 * 函 数 说 明：初始化
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
******************************************************************/
void SR04_Init(void)
{
    SR04_Module_CLK_ENABLE(); // 使能时钟

    // trig引脚配置
    gpio_mode_set(SR04_Trig_GPIO_PORT,
                    GPIO_MODE_OUTPUT,
                    GPIO_PUPD_NONE,
                    SR04_Trig_GPIO_PIN);
    gpio_output_options_set(SR04_Trig_GPIO_PORT,
                    GPIO_OTYPE_PP,
                    GPIO_OSPEED_MAX,
                    SR04_Trig_GPIO_PIN);
    SR04_TRIG(0); // trig拉低信号，默认状态

    // echo引脚配置
    gpio_mode_set(SR04_Echo_GPIO_PORT,
                    GPIO_MODE_INPUT,
                    GPIO_PUPD_NONE,
                    SR04_Echo_GPIO_PIN);

    // 外部中断配置
    eclic_priority_group_set(ECLIC_PRIGROUP_LEVEL2_PRIO2);
    eclic_irq_enable(SR04_Echo_EXTI_IRQn, 1, 1);
    syscfg_exti_line_config(SR04_Echo_EXTI_PORT_SOURCE, SR04_Echo_EXTI_PIN_SOURCE);
    exti_init(SR04_Echo_EXTI_LINE, EXTI_INTERRUPT, EXTI_TRIG_BOTH);
    exti_interrupt_enable(SR04_Echo_EXTI_LINE);
    exti_interrupt_flag_clear(SR04_Echo_EXTI_LINE);

    // 定时器配置
    timer_parameter_struct timer_initpara; // 定义定时器结构体

    /* CK_TIMERx = 2 x CK_APB1  = 2x80M = 160MHZ */
    rcu_timer_clock_prescaler_config(RCU_TIMER_PSC_MUL2);// 配置定时器时钟
    timer_deinit(SR04_Timer); // 复位定时器

    /* 配置定时器参数 */
    timer_initpara.prescaler = 160 -1; //  时钟预分频值 0-65535  psc_clk = CK_TIMER / pre
    timer_initpara.alignedmode = TIMER_COUNTER_EDGE;        // 边缘对齐
    timer_initpara.counterdirection = TIMER_COUNTER_UP;     // 向上计数
    timer_initpara.period = 1000  - 1;                      // 周期
    /* 在输入捕获的时候使用  数字滤波器使用的采样频率之间的分频比例 */
    timer_initpara.clockdivision = TIMER_CKDIV_DIV1;        // 分频因子
    /* 只有高级定时器才有 配置为x，就重复x+1次进入中断 */
    timer_initpara.repetitioncounter = 0;                   // 重复计数器 0-255
    timer_init(SR04_Timer, &timer_initpara);                // 初始化定时器

    eclic_irq_enable(SR04_Timer_IRQn,2,2); // 设置中断优先级为 2,2断

    /* 使能中断 */
    timer_interrupt_enable(SR04_Timer, TIMER_INT_UP); // 使能更新事件中断

    msHcCount = 0;
    Distance_DAT = 0.0f; // 清零距离
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Open_Timer
 * 函 数 说 明：打开定时器
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
******************************************************************/
void Open_Timer(void)
{
    msHcCount = 0;
    timer_counter_value_config(SR04_Timer, 0);   // 重载定时器计数
    timer_enable(SR04_Timer); /* 使能定时器 */
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Get_TIMER_Count
 * 函 数 说 明：获取定时器定时时间
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：数据
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
******************************************************************/
uint32_t Get_TIMER_Count(void)
{
    uint32_t time  = (msHcCount * 1000) + timer_counter_read(SR04_Timer); // 得到us
    timer_counter_value_config(SR04_Timer, 0);   // 重载定时器计数

    delay_1ms(10);

    return time ;
}

/******************************************************************
 * 函 数 名 称：Close_Timer
 * 函 数 说 明：关闭定时器
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：
******************************************************************/
void Close_Timer(void)
{
    timer_disable(SR04_Timer);;     // 关闭定时器
}
/******************************************************************
 * 函 数 名 称：SR04_GetLength
 * 函 数 说 明：获取测量距离
 * 函 数 形 参：无
 * 函 数 返 回：测量距离
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：无
******************************************************************/
float SR04_GetLength(void)
{
        /*测5次数据计算一次平均值*/
        float length = 0;
        float t = 0;
        float sum = 0;
        int i = 0;
        int j = 0;
        float distances[5] = {0}; // 用于存储测量结果

        while(i != 5)
        {
            SR04_TRIG(1);//trig拉高信号，发出高电平
            delay_1us(20);//持续时间超过10us
            SR04_TRIG(0);//trig拉低信号，发出低电平

            /*Echo发出信号 等待回响信号*/
            /*输入方波后，模块会自动发射8个40KHz的声波，与此同时回波引脚（echo）端的电平会由0变为1；
            （此时应该启动定时器计时）；当超声波返回被模块接收到时，回波引 脚端的电平会由1变为0；
            （此时应该停止定时器计数），定时器记下的这个时间即为
                    超声波由发射到返回的总时长；*/

            SR04_Flag = 0; // 清除标志位
            while(SR04_Flag == 1);

            /*获取Echo高电平时间时间*/
            t = Get_TIMER_Count();
            distances[i++] = (float)t/58;//单位时cm
        }

        // 排序以便去除最高值和最低值
        for (i = 0,j = 0; i < 5 - 1; i++)
        {
            for (j = i + 1; j < 5; j++)
            {
                if (distances[i] > distances[j])
                {
                    float temp = distances[i];
                    distances[i] = distances[j];
                    distances[j] = temp;
                }
            }
        }
        // 计算去掉最高值和最低值后的平均值
        for (i = 1; i < 5 - 1; i++)
        {
            sum += distances[i];
        }

        Distance_DAT = sum / 3; // 返回中间值的平均值

        return Distance_DAT;
}


// 外部中断服务函数
void SR04_Echo_EXTI_IRQHandler(void)
{
    if(exti_interrupt_flag_get(SR04_Echo_EXTI_LINE) == SET)
    {
        if(gpio_input_bit_get(SR04_Echo_GPIO_PORT,SR04_Echo_GPIO_PIN) == SET)
        {
            SR04_Flag = 0;
            Open_Timer();   //打开定时器
        }
        else // RESET
        {
            Close_Timer();   // 关闭定时器
            SR04_Flag = 1;
        }
        exti_interrupt_flag_clear(SR04_Echo_EXTI_LINE);
    }
}


void SR04_Timer_IRQHandler(void)
{
    if(timer_interrupt_flag_get(SR04_Timer, TIMER_INT_UP) == SET)
    {
        msHcCount++; // 每次中断计数加1
        timer_interrupt_flag_clear(SR04_Timer, TIMER_INT_UP); // 清除中断标志
    }
}

四、移植验证

在 src\main.c 中输入代码如下:

#include "gd32vw55x.h"
#include "systick.h"
#include <stdio.h>
#include "main.h"
#include "gd32vw553h_eval.h"

#include "bsp_sr04.h"

/*!
    \brief      toggle the led every 500ms
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
void led_spark(void)
{
    static __IO uint32_t timingdelaylocal = 0U;

    if(timingdelaylocal) {

        if(timingdelaylocal < 500U) {
            gd_eval_led_on(LED1);
        } else {
            gd_eval_led_off(LED1);
        }

        timingdelaylocal--;
    } else {
        timingdelaylocal = 1000U;
    }
}

/*!
    \brief      main function
    \param[in]  none
    \param[out] none
    \retval     none
*/
int main(void)
{
#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    uint32_t fw_ver = 0;
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* configure systick */
    systick_config();
    eclic_priority_group_set(ECLIC_PRIGROUP_LEVEL3_PRIO1);
    /* initilize the LEDs, USART and key */
    gd_eval_led_init(LED1);
    gd_eval_com_init(EVAL_COM0);
    gd_eval_key_init(KEY_TAMPER_WAKEUP, KEY_MODE_GPIO);

#ifdef __FIRMWARE_VERSION_DEFINE
    fw_ver = gd32vw55x_firmware_version_get();
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n\n");
    printf("\r\n=== Welcome to use the LC-GD32VW553-HMQ6 development board ====\r\n\n");
    printf("\r\n======================= www.lckfb.com =========================\r\n\n");
    printf("\r\n======================= wiki.lckfb.com ========================\r\n\n");
    printf("\r\n= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =\r\n");
    /* print firmware version */
    printf("\r\nGD32VW55X series firmware version: V%d.%d.%d", (uint8_t)(fw_ver >> 24), (uint8_t)(fw_ver >> 16), (uint8_t)(fw_ver >> 8));
#endif /* __FIRMWARE_VERSION_DEFINE */

    /* print out the clock frequency of system, AHB, APB1 and APB2 */
    printf("\r\nCK_SYS is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_SYS));
    printf("\r\nCK_AHB is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_AHB));
    printf("\r\nCK_APB1 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB1));
    printf("\r\nCK_APB2 is %d\r\n", rcu_clock_freq_get(CK_APB2));

    SR04_Init();
    printf("\r\nSR04 ultrasonic ranging sensor initialized.\r\n");

    while(1)
    {
        printf("Distance: %.2f cm\r\n", SR04_GetLength());
        delay_1ms(500); // 延时500ms
    }
}

上电效果：距离障碍物20CM

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