让Pegasus天马座开发板实现超声波测距

news2024/10/7 9:28:38

在完成《让Pegasus天马座开发板用上OLED屏》后，我觉得可以把超声波测距功能也在Pegasus天马座开发板上实现。于是在箱子里找到了，Grove - Ultrasonic Ranger 这一超声波测传感器。

官方地址: https://wiki.seeedstudio.com/Grove-Ultrasonic_Ranger

超声波传感器使用

Grove - Ultrasonic Ranger测距模块一般配备有一个标准的Grove接口，使得接线变得简单。通常，这个模块有4个引脚：

VCC：供电引脚，通常连接到5V。
GND：地引脚，连接到微控制器的GND。
SIG：信号引脚，用于传输数据。
NC：未连接（No Connection），通常不用

其中SIG信号引脚,是触发信号引脚，也是发送测距时长反馈引脚(高电平的时长为超声波往返距离所以使用的时间)。

触发信号: 发送一个大于10us的脉冲信号到SIG引脚
回复信号: 接收脉冲及得到高电平时间长度

按照初中物理声音传播公式:

$S = \frac{\frac{}{}T * 340m/s}{2}$

我们只要测出公式中T所用的时间，即可得到距离。

硬件接线

为了方便捕获SIG信号高脉冲的宽度，为使用芯片的TIMER2的通道3作为输入捕获口。此通道对应的是PA3这个IO口。如下图所示:

功能实现思路

发送出发信号到SIG引脚
配置PA3推挽输出口,并拉高10us的高电平
接收SIG引脚并检测高电平时间
配置PA3为悬浮输入并将TIMER2配置为在通道3启用输入捕获模式。然后，先后捕获上升沿及下降沿时的时间点。通过这两个参数,即可计算得到超声波往返点时间。
通过得到时间后，套用物理公式即可得到转换后的距离
得到距离数据后，即可将数值显示到OLED上，实现动态测距

main.c代码

#include "config.h"
#include "delay.h"
#include "ultrasonic.h"
#include "oled.h"

#define LED_GPIO_PORT       GPIOD
#define LED_PIN  			GPIO_PIN_4

#define BUTTON_GPIO_PORT    GPIOD
#define BUTTON_PIN  		GPIO_PIN_3

static void init_gpio()
{
    GPIO_Init(LED_GPIO_PORT, LED_PIN, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST);
    GPIO_Init(BUTTON_GPIO_PORT, BUTTON_PIN, GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT); 
    OLED_Init();   
}
void set_screen_color_and_display(uint8_t cfg)
{
    // BIT0作为屏幕颜色控制  0: 正常显示， 1: 反色显示
    OLED_ColorTurn(cfg & 0x01);
    // BIT1作为屏幕颜色控制  0: 正常显示   1: 屏幕翻转显示  
    OLED_DisplayTurn((cfg >> 1) & 0x01);
}

void main(void)
{
	static uint8_t testBuffer[32] = {0};
	static uint8_t k = 0;
    bool isKeyDown = FALSE;
    uint8_t screenCfg = 0;
    uint8_t t = ' ';
    uint32_t range = 0;
	disable_interrupts();
	for (uint16_t i = 0; i < sizeof(testBuffer); i++)
	{
		testBuffer[i] = i;
	}
	enable_interrupts();
	LOG("Startup...\r\nss");
	DUMP(testBuffer,sizeof(testBuffer));
	init_gpio();

    OLED_ColorTurn(0);//0正常显示，1 反色显示
    OLED_DisplayTurn(0);//0正常显示 1 屏幕翻转显示  

    while (1)
    {             
        GPIO_WriteReverse(LED_GPIO_PORT,LED_PIN);
        isKeyDown = GPIO_ReadInputPin(BUTTON_GPIO_PORT,BUTTON_PIN) == RESET;
        range = ultrasonic_get_range_in_centimeters();
        LOG("<OLED Test> app_sdcc == %u key %s , range == %lu cm\r\n",k++, isKeyDown ? "down" : "up",range);
        if (isKeyDown == TRUE)
        {
           if (++screenCfg > 3)
           {
                screenCfg = 0;
           }
           set_screen_color_and_display(screenCfg);
           OLED_Clear();       
        }
        OLED_ShowString(25,0,"Pegasus Board",8);
        OLED_ShowString(35,2,"2023/09/20",8);
        OLED_ShowString(20,4,isKeyDown ? "Button Down" : "Button Up  ",8);
        OLED_ShowNum(90,4,range,3,8);
        OLED_ShowString(108,4," cm",8);  
        OLED_ShowString(0,6,"ASCII:",8);  
        OLED_ShowString(63,6,"CODE:",8);
        OLED_ShowChar(48,6,t,8);
        t++;
        if(t>'~')t=' ';
        OLED_ShowNum(103,6,t,3,8);   
        delay(500);
    }
} 


#ifdef USE_FULL_ASSERT

/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *   where the assert_param error has occurred.
  * @param file: pointer to the source file name
  * @param line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)
{ 
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  LOG("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line);	

  /* Infinite loop */
  while (1)
  {
  }
}
#endif