wiringpi 库的应用 -- 超声波测距HC-SR04_超声波模块wiringpi-优快云博客

HC-SR04

测距原理:

超声波测距模块是用来测量距离的一种产品，通过发送和收超声波，利用时间差和声音传播速度，

计算出模块到前方障碍物的距离

接线参考：

模块除了两个电源引脚外，还有TRIG，ECHO引脚

步骤:

怎么让它发波
Trig，给Trig端口至少10us的高电平

怎么知道开始发了
Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波

怎么知道接收了返回波
Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了

怎么算时间
Echo引脚维持高电平的时间！
波发出去的那一下，开始启动定时器
波回来的那一下，我们开始停止定时器，计算出中间经过多少时间

怎么算距离
距离=速度（340m/s）*时间/2

时间函数

我们需要先学会求时间，才能算出距离,先来了解一下时间函数

函数原型
#include<sys/time.h>
int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz )
gettimeofday()会把目前的时间用tv 结构体返回，当地时区的信息则放到tz所指的结构中

对应的结构体:

struct timeval
{
long tc_sec; //秒
long tc_usec; //微秒

};

// 注意这里获得的时间是与1970年1月1日0时0分0秒的差值

1970年1月1日0时0分0秒是世界协调时间（UTC）的起始时间点，也被称为UNIX纪元（Unix Epoch）。UNIX操作系统及其衍生系统（如Linux）使用这个时间点作为计时的起点。

case1：简单使用

1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/time.h>
3 //int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz )
4
5
6 int main()
7 {
8 struct timeval st;
9 gettimeofday(&st,NULL);
10
11 printf("sec: %ld usec: %ld\n",st.tv_sec,st.tv_usec);
12
13 return 0;
14 }
15

---------------------------------

case2: 计算数100000的耗时，单位毫秒

1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/time.h>
3 //int gettimeofday(struct timeval *tv,struct timezone *tz )
4
5 void cntTime()
6 {
7 int i,j;
8 for(i=0;i<100;++i)
9 for(j=0;j<1000;++j);
10
11 }
12
13 int main()
14 {
15 struct timeval st;
16
17 struct timeval ed;
18 gettimeofday(&st,NULL);
19 cntTime();
20 gettimeofday(&ed,NULL);
21
22 long diffTime= (1000000*(ed.tv_sec-st.tv_sec))+(ed.tv_usec-st.tv_usec);
23 printf("diffTime: %ld\n",diffTime);
24
25 return 0;
26 }
27

=======================================================

实现超声波测距:

pinMode(TRIG,OUTPUT); -- 对应 digitalWrite(TRIG,LOW);

pinMode(ECHO,INPUT); --对应digitalRead() -- 读取电平，不需要传参

输出 -- 写入 --> 这个管教输出信息，写入到板子中

输入 -- 读取 --> 这个管教输入信息，板子负责读取

分析时序图:

Trig:

A点前: 电平是从低开始

A~B：高电平 -- 10us持续

B之后: 低电平

对应实现:

digitalWrite(TRIG,LOW); // A点前
   usleep(5);

   digitalWrite(TRIG,HIGH); //A~B
   usleep(10); // 高电平持续10us
   digitalWrite(TRIG,LOW); //B之后

Echo:

在超声波发出之前一直是低电平

发出后开始计时 --st

返回停止计时 -- ed

对应代码实现:

while(!digitalRead(ECHO)); // st 之前一直读到低电平
   gettimeofday(&st,NULL);//开始计时 -- 记录开始时间
   while(digitalRead(ECHO)); //st~ed直接一直是高电平
   gettimeofday(&ed,NULL);//停止计时 -- 记录结束时间

计算时间和距离:

时间 long diffTime=1000000*(ed.tv_sec-st.tv_sec)+(ed.tv_usec-st.tv_usec);

距离 dis=(double)diffTime/1000000 *34000/2;

( 不强转double可能出不完1000000,得到0，干扰最终结果

单位 cm/s /2 -- 得到的是来回距离，实际距离要/2 )

代码实现:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<wiringPi.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/time.h>

#define TRIG 0
#define ECHO 1

double getDistance()
{

   double dis;
   struct timeval st;
   struct timeval ed;
   pinMode(TRIG,OUTPUT); // 设置模式为输出 --Trig
   pinMode(ECHO,INPUT);// 设置模式为输出 --Echo


   digitalWrite(TRIG,LOW); //给引脚设置电平
   usleep(5);

   digitalWrite(TRIG,HIGH);
   usleep(10);
   digitalWrite(TRIG,LOW);

   while(!digitalRead(ECHO));
   gettimeofday(&st,NULL);
   while(digitalRead(ECHO));
   gettimeofday(&ed,NULL);

   long diffTime=1000000*(ed.tv_sec-st.tv_sec)+(ed.tv_usec-st.tv_usec);

   dis=(double)diffTime/1000000 *34000/2;

   return dis;
}

int main()
{
   double dis;

   if(wiringPiSetup()==-1){// 初始化 wiringpi，失败返回-1
       fprintf(stderr,"%s","initwiringPi error");
       exit(-1);

   }

   while(1){
       dis =getDistance();
       printf("dis = %lf\n",dis);
       usleep(500000);

   }

   return 0;
}