US-016是市场上唯有的一款模拟量输出的超声波测距模块，输出的模拟电压和距离值成正比，可以方便的和其他系统相连，US-016工作稳定可靠。

  US-016超声波测距模块可实现2cm~3m的非接触测距功能，供电电压为5V，工作电流为3.8mA，支持模拟电压输出，工作稳定可靠。本模块根据不同应用场景可设置成不同的量程（大测量距离分别为1m和3m）；当Range管脚悬空时，量程为3m。US-016能将测量距离转化为模拟电压输出，输出电压值与测量距离成正比。

模块来源

采购链接：

US-016 模拟电压输出 双量程 模拟量 超声波测距模块 高精度

资料下载链接：

http://pan.baidu.com/s/1c08JuBQ

规格参数

工作电压：3.3V-5V

工作电流：3.8MA

感应角度：小于15度

探测距离：2CM-300CM

探测精度：0.3CM+1%

输出方式: 模拟电压

管脚数量：4 Pin

以上信息见厂家资料文件

移植过程

我们的目标是将例程移植至开发板上【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。

查看资料

  模块上电后，系统首先判断 Range 引脚的输入电平，根据输入电平状态来设置不同的量程。当 Range 引脚为高电平时，量程为 3m，当 Range 管脚为低电平时，量程为 1m。然后，系统开始连续测距，同时将测距结果通过模拟电压在 Out 管脚输出。当距离变化时，模拟电压也会随之进行变化。模拟电压与测量距离成正比，模拟电压的输出范围是0~Vcc。

• 当系统量程为 1m 时，测量距离为：L = 1024*Vout/Vcc（mm）。当输出电压为 0V 对应距离为 0m，输出 Vcc 对应为 1.024m。
• 当系统量程为 3m 时，测量距离为：L = 3096*Vout/Vcc（mm）。 当输出电压为 0V 对应距离为 0m，输出 Vcc 对应为 3.072m。

引脚选择

这里选择的引脚见引脚接线表

代码移植

下载为大家准备的驱动代码文件夹，复制到自己工程中\luban-lite\application\rt-thread\helloworld\user-bsp文件夹下

驱动代码文件夹下载

📌 资料下载中心（点击跳转）

📌 在 资料下载中心->模块移植资料下载 里面的该章节压缩包中。

提示

如果未找到 user-bsp 这个文件夹，说明你未进行模块移植的前置操作。请转移到手册使用必要操作（点击跳转）中进行必要的配置操作！！！

接下来打开自己的工程，开始修改Kconfig文件。

1、在 VSCode 中打开 application\rt-thread\helloworld\Kconfig 文件

2、在该文件的 #endif 前面添加该模块的 Kconfig路径语句

# US-016超声波测距传感器
source "application/rt-thread/helloworld/user-bsp/us-016-sensor/Kconfig"

menuconfig操作

1、我们 双击 luban-lite 文件夹下的 win_env.bat 脚本打开env工具：

2、输入以下命令列出所有可用的默认配置：

scons --list-def

3、选择 d13x_JLC_rt-thread_helloworld 这个配置！这个是我们衡山派开发板的默认配置！输入以下命令即可：

scons --apply-def=7

或者

scons --apply-def=d13x_JLC_rt-thread_helloworld_defconfig

这两个命令作用是一样的，一个是 文件名 ，一个是 编号 ！！！

4、输入以下命令进入menuconfig菜单

scons --menuconfig

进入以下界面：

5、选中 Porting code using the LCKFB module

按 Y 选中

按 N 取消选中

方向键 左右 调整 最下面菜单的选项

方向键 上下 调整 列表的选项

回车 执行最下面菜单的选项

6、回车进入 Porting code using the LCKFB module 菜单

7、按方向键 上下 选中 USing us016 sensor 后按 Y 键，看到前面括号中出现一个 * 号，就可以下一步了。

8、按方向键 左右 选中 <Save> 然后一路回车，然后 退出 即可

编译

我们 保存并退出menuconfig菜单 之后，输入以下命令进行编译：

scons

或

scons -j16

-j 用来选择参与编译的核心数: 我这里是选择16

大家可以根据自己的电脑来选择

核心越多编译越快

如果写的数量高于电脑本身，那么就自动按照最高可用的来运行！

镜像烧录

编译完成之后会在 \luban-lite\output\d13x_JLC_rt-thread_helloworld\images 文件夹下生成一个 d13x_JLC_v1.0.0.img 镜像文件！

然后我们烧录镜像，具体的教程请查看：镜像烧录（点击跳转🚀）

到这里完成了，请移步到 最后一节 进行移植验证。

工程代码解析

bsp_us016.c

/*
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 */

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "hal_adcim.h"
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_log.h"
#include "hal_gpai.h"
#include <stdio.h>
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_us016.h"

// adc设备名称
#define ADC_DEVICE_NAME     "gpai"
// adc通道
#define ADC_CHANNEL         6
// 电压基准
#define VREF_ADC_HSPI       2.5

/*
    超声波量程：
        1. Range接地量程为1米
        2. Range接VCC量程为3米
        3. 浮空量程为3米

    测试时，Range浮空，故量程为3
*/
#define RANGE   0


static struct rt_adc_device *adc_dev = NULL;

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：US016_Init
 * 函 数 功 能：初始化ADC
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
int US016_Init(void)
{
    // 获取设备句柄
    adc_dev = (struct rt_adc_device *)rt_device_find(ADC_DEVICE_NAME);
    if (adc_dev == RT_NULL)
    {
        LOG_E("Failed to open %s device", ADC_DEVICE_NAME);
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return RT_ERROR;
    }

    // 使能adc通道
    int ret = rt_adc_enable(adc_dev, ADC_CHANNEL);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [rt_adc_enable] !!!");
        LOG_E("file: %s",   __FILE__);
        LOG_E("line: %s\n", __LINE__);

        return RT_ERROR;
    }

    aicos_mdelay(200);

    return RT_EOK;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：US016_DeInit
 * 函 数 功 能：清除ADC初始化
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：无
 * 作       者：LC
 * 备       注：LP
**********************************************************/
int US016_DeInit(void)
{
    int ret = rt_adc_disable(adc_dev, ADC_CHANNEL);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [rt_adc_disable] !!!");

        return -RT_ERROR;
    }

    return RT_EOK;
}

/**********************************************************
 * 函 数 名 称：US016_Get_Value
 * 函 数 功 能：adc获得的电压
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：读取的电压
 * 作       者：LC
 * 备       注：ADC每个时间
 **********************************************************/
static float US016_Get_Value(void)
{
    int value = 0; // 累计读取的数据
    int count = 5; // 采集次数
    int valid_count = 0; // 有效读取次数
    int return_Value = 0; // 分压之后还原的数据
    float voltage_calculation = 0.0; // 电压计算缓存区

    while(count--)
    {
        uint32_t temp = rt_adc_read(adc_dev, ADC_CHANNEL);
        if((temp != 0) && (temp < 4096)) // 确保不会把校验数据计算进来
        {
            // rt_kprintf("[%d]adc temp = [%d]\n",valid_count+1,temp);

            value += temp;
            valid_count++;
        }

        aicos_mdelay(5); // 延时5ms
    }

    // 如果没有有效的读取
    if(!valid_count)
    {
        return -RT_ERROR; // 返回一个错误代码
    }

    return_Value = value / valid_count; // 计算平均值

    voltage_calculation = ( VREF_ADC_HSPI / 4095.0 ) * return_Value; // 换算成电压

    // 返回电压值
    // 因为电压分压为了二分之一所以需要还原
    return voltage_calculation * 2;
}



/**********************************************************
 * 函 数 名 称：US016_Get_distance
 * 函 数 功 能：读取测距距离
 * 传 入 参 数：无
 * 函 数 返 回：浮点型的测距的距离
 * 作       者：LCKFB
 * 备       注：

量程为3米时距离公式为：L = (A*3072/4096)*（Vref/Vcc）
量程为1米时距离公式为：L = (A*1024/4096)*（Vref/Vcc）
Vref 为 ADC 的参考电压，Vcc 为 US-016 的电源电压

量程为3米时距离公式为：L = 3072 *（Vadc/Vcc）
量程为1米时距离公式为：L = 1024 *（Vadc/Vcc）
Vadc 为 ADC 读到的电压，Vcc 为 US-016 的电源电压
**********************************************************/
float US016_Get_distance(void)
{
    float distance = 0;

    float d = US016_Get_Value();
    if(d < 0)
    {
        return -RT_ERROR;
    }
    // rt_kprintf("US016_Get_Value = 【%d.%02d】\n",(d*100)/100, ((int)(d*100))%100);

    #if !RANGE
        distance = 3072 * (d / 3.3);
    #else
        distance = 1024 * (d / 3.3);
    #endif

    return distance;
}

bsp_us016.h

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#ifndef __BSP_US016_SENSOR_H__
#define __BSP_US016_SENSOR_H__

#include "stdio.h"

int US016_Init(void);
int US016_DeInit(void);
float US016_Get_distance(void);
#endif

Kconfig

这个是一个menuconfig中的选项，如果在菜单中选中该选项，就会在rtconfig.h中定义一个语句，用来if判断条件编译之类的。

config LCKFB_US_016_SENSOR
    bool "USing us016 sensor"
    select AIC_USING_GPAI
    select AIC_USING_GPAI6
    default n
    help
        More information is available at: https://wiki.lckfb.com/

SConscript

自动化构建文件，如果定义了 LCKFB_US_016_SENSOR 和 USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE 就自动编译当前目录下的文件！！

Import('RTT_ROOT')
Import('rtconfig')
import rtconfig
from building import *

cwd = GetCurrentDir()
CPPPATH = [cwd]
src = []


if GetDepend('LCKFB_US_016_SENSOR') and GetDepend('USING_LCKFB_TRANSPLANT_CODE'):
    src = Glob(os.path.join(cwd, '*.c'))

group = DefineGroup('lckfb-us-016-sensor', src, depend = [''], CPPPATH = CPPPATH)

Return('group')

test_us_016_sensor.c

这个文件定义了一个处理US016超声波测距传感器的线程，初始化了传感器的板级支持包（BSP），并设置了线程的优先级、栈大小和时间片。

线程的主要任务是读取US016传感器的距离数据，并将结果打印到控制台。线程会连续读取数据，并且在读取一定次数后（默认为100次），提示用户可以通过输入命令来退出传感器读取循环。

线程入口函数逻辑

• 定义一个整型变量while_count用于记录循环次数，并初始化为1。
• 在一个无限循环中，首先调用US016_Get_distance函数获取距离数据。
• 如果获取距离失败（返回值小于0），则打印错误信息并继续下一次循环。
• 如果获取距离成功，将距离值乘以100并转换为整数，然后打印到控制台。
• 当循环次数达到100次时，重置while_count并提示用户可以通过输入test_exit_us016_sensor命令来退出传感器读取循环。
• 在每次循环结束时，线程会挂起一段时间，这里是1秒。

此外，该文件还定义了两个命令，test_us016_sensor和test_exit_us016_sensor，它们分别用于启动和退出US016传感器线程。

• test_us016_sensor命令首先调用US016_Init函数来初始化US016传感器。如果初始化成功，则创建并启动一个名为us016_thread的线程，该线程将执行us016_thread_entry函数。
• test_exit_us016_sensor命令用于删除us016_thread线程，从而退出传感器读取循环，并打印退出成功的消息。在退出之前，它会调用US016_DeInit函数来反初始化传感器。如果删除线程或反初始化传感器失败，将打印错误信息。

通过在命令行中输入test_us016_sensor，用户可以启动US016传感器的检测线程，并且每当距离数据被读取时，都会在控制台上看到相应的输出信息。输入test_exit_us016_sensor命令可以退出检测线程。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <getopt.h>
#include <sys/time.h>
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#include "aic_core.h"
#include "aic_hal_gpio.h"
#include "bsp_us016.h"

#define THREAD_PRIORITY         25      // 线程优先级
#define THREAD_STACK_SIZE       4096    // 线程大小
#define THREAD_TIMESLICE        20      // 时间片

static rt_thread_t us016_thread = RT_NULL; // 线程控制块

// 线程入口函数
static void us016_thread_entry(void *param)
{
    int while_count = 1;

    while(while_count++)
    {
        float dis = US016_Get_distance();
        if(dis < 0)
        {
            LOG_E("failed to US016_Get_distance!!");
            continue;
        }

        uint32_t value = dis * 100;

        rt_kprintf("\n");

        rt_kprintf("Read Distance = %d.%02dcm\n", (value/100)/10, (value%100)/10);   // 距离

        rt_kprintf("\n");

        if(while_count >= 100)
        {
            while_count = 1;

            rt_kprintf("\nType [test_exit_us016_sensor] command to exit \n");
            rt_kprintf("Note: Pressing [TAB] as you type will autocomplete the command\n");

            rt_thread_mdelay(2000);
        }


        rt_thread_mdelay(1000);
    }

}


static void test_us016_sensor(int argc, char **argv)
{
    int ret = US016_Init();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [US016_Init] !!!");
        return;
    }

    /* 创建线程，名称是 us016_thread，入口是 us016_thread_entry */
    us016_thread = rt_thread_create("us016_thread",
                            us016_thread_entry, RT_NULL,
                            THREAD_STACK_SIZE,
                            THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);

    /* 如果获得线程控制块，启动这个线程 */
    if (us016_thread != RT_NULL)
        rt_thread_startup(us016_thread);
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_us016_sensor, us016 sensor test);


/* 退出函数 */
void test_exit_us016_sensor(void)
{
    int ret = rt_thread_delete(us016_thread);
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("failed to test_exit_us016_sensor !!");
        return;
    }

    ret = US016_DeInit();
    if(ret != RT_EOK)
    {
        LOG_E("Failed to [US016_DeInit] !!!");
        return;
    }
    else
    {
        rt_kprintf("\nUS016_DeInit successful!!!\n");
    }

    rt_kprintf("\n========us016 sensor exit successful !!========\n");
}
// 导出函数为命令
MSH_CMD_EXPORT(test_exit_us016_sensor, exit us016 sensor test);

移植验证

我们使用串口调试，将 USB转TTL模块 连接到衡山派开发板上面！！

具体的教程查看：串口调试（点击跳转🚀）

串口波特率默认为115200

我们在输入下面的命令运行该模块的线程：

输入的时候按下TAB键会进行命令补全！！

test_us016_sensor

模块上电效果：

模块代码下载

链接：下载中心->模块移植代码下载（点击跳转🚀）