Renesa Version Board开发RT-Thread 之超声波测距模块（HC-SR04）_业界新闻

发布时间:2024-08-31 12:17

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概述

1 硬件接口介绍

1.1 Version Board上的IO接口

概述

本文主要介绍Renesa Version Board开发RT-Thread 开发超声波测距模块（HC-SR04）的功能，该功能需要定时器和外部中断配合起来才能工作。笔者详细分析了HC-SR04的工作原理，使用FSP配置IO接口和定时器的参数。最后在OLED上显示测得数据的数值。

1 硬件接口介绍

1.1 Version Board上的IO接口

在如下网址能看见该IO所对应的Pin引脚：

https://www.rt-thread.org/document/site/#/rt-thread-version/rt-thread-standard/hw-board/ra8d1-vision-board/ra8d1-vision-board

模块引脚	Arduino UNO 引脚	注释
SR-04 TRIG	PORT_05_PIN_10	测距触发信号
SR-04 ECHO	PORT_00_PIN_06	测距信息

1.2 HC-SR4模块介绍

1.2.1 HC-SR04特性

1.2.2 HC-SR04操作时序

工作原理：

Step -1: TRIG IO 收到10us 高电平

step - 2: SR04自动发送8个40hz方波，并检测是否有信号返回

step - 3：SR04检测到返回信号，ECHO IO发送高电平，高电平持续时间为SR04发送波信号到返回波信号的时间。

具体工作波形图如下：

1.2.3 计算距离

以厘米为单位计算公式：

距离 = us/58(单位： cm), us为ECHO IO接收的高电平的持续时间，时间单位为: 微妙

以英寸为单位计算公式：

距离 = us/148(单位：英寸), us为ECHO IO接收的高电平的持续时间，时间单位为: 微妙

2 功能实现

2.1 FSP配置IO

1）配置PORT_0_PIN_06为输出端口，用于Trig HC-SR04响应

2）配置PORT_5_PIN_10为输入中断

3）配置定时器Timer0，定时时间为10us

2.2 测距代码实现

1) 触发测距功能

2）输入中断响应测距信号

2.3 源代码

创建HC_SR04.c，编写如下代码：

/*  * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team  *  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0  *  * Change Logs:  * Date           Author       Notes  * 2024-08-11     Administrator       the first version  */ #include <string.h> #include "hal_data.h" #include <stdio.h> #include <stdbool.h> #include "user/hc_SR04.h" #include "common_data.h"  #define timeDelayUS(us)      R_BSP_SoftwareDelay(us, BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS);  #define ICU_IRQN_PIN         BSP_IO_PORT_05_PIN_10 #define ICU_IRQN             3  #define TRIG                 BSP_IO_PORT_00_PIN_06  #define TRIG_H  R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, TRIG, BSP_IO_LEVEL_HIGH) #define TRIG_L  R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, TRIG, BSP_IO_LEVEL_LOW)   static bool bl_trigger = false; static uint32_t tick_cnt_1us; static int state =0;  static float distance;  static void timer0_Init(void) {     fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;     /* Initializes the module. */     err = R_AGT_Open(&g_timer0_ctrl, &g_timer0_cfg);     /* Handle any errors. This function should be defined by the user. */     assert(FSP_SUCCESS == err);     /* Start the timer. */     err = R_AGT_Start(&g_timer0_ctrl);     assert(FSP_SUCCESS == err);      err = R_AGT_Enable(&g_timer0_ctrl);     assert(FSP_SUCCESS == err); }    void HC_SR04_Init ( void ) {     /* Configure the external interrupt. */     fsp_err_t err = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq3_ctrl, &g_external_irq3_cfg);     assert(FSP_SUCCESS == err);     /* Enable the external interrupt. */     /* Enable not required when used with ELC or DMAC. */     err = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq3_ctrl);     assert(FSP_SUCCESS == err);      timer0_Init(); }   void HC_SR04_Trigger( void ) {     bl_trigger = true;     TRIG_H;     timeDelayUS(12);     TRIG_L;     state = 0; }   void g_timer0_Callback (timer_callback_args_t * p_args) {     if (TIMER_EVENT_CYCLE_END == p_args->event)     {         tick_cnt_1us++;     } }   /* Called from icu_irq_isr */ void external_irq3_callback (external_irq_callback_args_t * p_args) {     fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;     (void) p_args;      switch( state )     {         default:         case 0:             tick_cnt_1us = 0;             state = 1;             err = R_AGT_Enable(&g_timer0_ctrl);             assert(FSP_SUCCESS == err);             break;         case 1:             distance = (tick_cnt_1us)/5.8;             state = 0;             tick_cnt_1us = 0;             err = R_AGT_Disable(&g_timer0_ctrl);             assert(FSP_SUCCESS == err);             break;     } }  void debug_SR04_LOG( void ) {     user_get_rtc(); }  float HC_SR04_getValue( void ) {     return distance; }