[原创] 雅特力AT32WB415外设使用 (超声波模块)

LYU4662 2022-8-8 16:46 楼主

经过上周的环境搭建完成后点亮了一个灯，这次准备进行部分外设的学习。因为之前买了一个超声波模块一直没有玩过，正好借这次机会来玩一下。虽然这个模块使用起来相对比较简单，但是在不同的平台上对于控制的方式还是有所区分的。

我们先了解一下超声波模块测距离的工作原理：超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=340t/2 。更高端的雷达激光测距等也都是基于这个原理实现的测距。

了解了原理后，我们需要熟悉超声波模块的工作原理和使用方法。我使用的超声波模块型号为HY-SRF05，模块图如下

模块工作原理为：

　　 (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，测试距离=(高电平时间*声速(340M/S))/2;

使用方法为：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。

基于上面的情况了解，我准备通过外部中断配合定时器进行这次实验的实现。

1、选择一个适合的例程去修改达到我们的目的，基于此我选择了外部中断的例程。这样对于我们前期的工作会减少很多，不建议一步一步来，很多时候我们会使用工具也是一种智慧。

2、例程里使用的是PA0的外部中断来控制LED灯的亮灭，现在我们要修改外部中断的配置如下，这里主要修改了外部中断的触发模式。由原来的上升沿改为了上升和下降都出发中断，这样就可以在中断服务函数中得到高电平的时间。

//外部中断0初始化

           void exint_line0_config(void)
           {
               exint_init_type exint_init_struct;

crm_periph_clock_enable(CRM_IOMUX_PERIPH_CLOCK, TRUE);
crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);

gpio_exint_line_config(GPIO_PORT_SOURCE_GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE0);

               exint_default_para_init(&exint_init_struct);
               exint_init_struct.line_enable = TRUE;
               exint_init_struct.line_mode = EXINT_LINE_INTERRUPUT;
               exint_init_struct.line_select = EXINT_LINE_0;
               exint_init_struct.line_polarity = EXINT_TRIGGER_BOTH_EDGE;
               exint_init(&exint_init_struct);

               nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
               nvic_irq_enable(EXINT0_IRQn, 1, 0);
           }

//定时器初始化，在这里配置为1s计数10000次，我们计算时间即可计算计数的个数

           void tmr1_config(void)
           {
               crm_clocks_freq_type crm_clocks_freq_struct = {0};

/* get system clock */
crm_clocks_freq_get(&crm_clocks_freq_struct);

crm_periph_clock_enable(CRM_TMR1_PERIPH_CLOCK, TRUE);

               /* (systemclock / (system_core_clock/10000)) / 10000 = 1Hz(1s) */
               tmr_base_init(TMR1, 10000-1, system_core_clock/10000-1);
               tmr_cnt_dir_set(TMR1, TMR_COUNT_UP);
               tmr_clock_source_div_set(TMR1, TMR_CLOCK_DIV1);
               tmr_interrupt_enable(TMR1, TMR_OVF_INT, TRUE);

               nvic_priority_group_config(NVIC_PRIORITY_GROUP_4);
               nvic_irq_enable(TMR1_OVF_TMR10_IRQn, 1, 1);
           }

//初始化超声波模块

           void HY_SRF05_init(void)
           {
               gpio_init_type gpio_init_struct;
               crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);
               gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

               gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;
               gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;
               gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
               gpio_init_struct.gpio_pins = GPIO_PINS_1;
               gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_DOWN;
               gpio_init(GPIOA, &gpio_init_struct);
           }

3、编写中断服务函数

//定时器服务函数，理论上超声波模块不会引起定时器溢出中断，为了我们的调试方便这里我们加上溢出的LOG

            void TMR1_OVF_TMR10_IRQHandler(void)
           {
               //中断溢出标志
               if(tmr_flag_get(TMR1,TMR_OVF_FLAG) != RESET)
               {
                   at32_led_toggle(LED2);
                   printf("timer1 over flow!\r\n");
                   tmr_flag_clear(TMR1,TMR_OVF_FLAG);
               }
           }

//外部中断服务函数，我们在中断之后获取电平，高电平就开始计数，低电平打印结果

           void EXINT0_IRQHandler(void)
           {
               if(exint_flag_get(EXINT_LINE_0) != RESET)
               {
                   if(gpio_input_data_bit_read(GPIOA, GPIO_PINS_0) == 1)
                   {
                       tmr_counter_value_set(TMR1, 0);//开始计数
                       tmr_counter_enable(TMR1, TRUE);
                   }
                   else
                   {
                       tmr_counter_enable(TMR1, FALSE); //停止计数
                       printf("timer1: %d\r\n",tmr_counter_value_get(TMR1)); //获取计数值
                       printf("%f m",(float)tmr_counter_value_get(TMR1)/10000 * 340 / 2);
                   }
                   exint_flag_clear(EXINT_LINE_0);
               }
           }
4、验证测量计时是否准确，我们可以先在循环里设置PA1以30ms的间隔进行翻转一下，然后PA1通过跳线帽连到PA0来测试计准确

           while(1)
           {
               gpio_bits_set(GPIOA, GPIO_PINS_1);
               delay_ms(20);
               gpio_bits_reset(GPIOA, GPIO_PINS_1);

delay_ms(1000);
}