基于STM32F103超声波测距、和HC-SR04的12路RS485与Modbus设计方案

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已于 2024-06-20 21:55:43 修改 · 517 阅读

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#物联网 #学习

于 2024-06-01 18:03:24 首次发布

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一. 采用stm32F103和HC-SR04超声波模块，使用标准库或HAL库+ 定时器中断，完成1路的超声波障碍物测距功能。
二、RS485与RS232（UART）有什么不同？
三、Modbus协议是什么
四、如果让你设计一款 12路车载超声波雷达，采用 stm32F103+HC-SR04超声波模块，对外提供RS485和Modbus协议，你的设计方案是什么？

一. 采用stm32F103和HC-SR04超声波模块，使用标准库或HAL库+ 定时器中断，完成1或2路的超声波障碍物测距功能。
1）测试数据包含噪声，程序需要进行滤波处理；将测距数值通过串口上传到上位机串口助手；
2）根据障碍物距离远近，控制一个蜂鸣器（可以用LED灯代替）发出频率不同的声音（或LED不同闪烁），即输出占空比变化的PWM波形；
3）在没有超声波模块硬件的场景下，先使用Keil中的仿真逻辑分析仪，观察分析对应管脚上的时序波形，判读是否符合协议规范。
二. 当前智能汽车上一般配置有12路超声波雷达，这些专用超声波雷达内置了MCU，直接输出数字化的测距结果，一般硬件接口采用串口RS485，通信协议采用modbus。请思考：
1）RS485与RS232（UART）有什么不同？
2）Modbus协议是什么？
3）如果让你设计一款 12路车载超声波雷达，采用 stm32F103+HC-SR04超声波模块，对外提供RS485和Modbus协议，你的设计方案是什么？

一. 采用stm32F103和HC-SR04超声波模块，使用标准库或HAL库+ 定时器中断，完成1路的超声波障碍物测距功能。

1. HC-SR04超声波模块电气参数

在这里插入图片描述

2. 工作原理

在这里插入图片描述

3. 使用HAL库实现

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
选一个GPIO，这里选PA2

在这里插入图片描述
配置串口

使用定时器2 通道1 并开启定时器中断

到这就可以生成工程了。

SR04.h

#ifndef __SR04_H
#define __SR04_H
#include "main.h"
#include "tim.h"
#include "stdio.h"
 
#define TRIG_H  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_SET)
#define TRIG_L  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_2,GPIO_PIN_RESET)
 
void delay_us(uint32_t us);
void SR04_GetData(void);
 
#endif

SR04.c

#include "SR04.h"
 
float distant;      //测量距离
uint32_t measure_Buf[3] = {
   
   0};   //存放定时器计数值的数组
uint8_t  measure_Cnt = 0;    //状态标志位
uint32_t high_time;   //超声波模块返回的高电平时间
 
 
//===============================================读取距离
void SR04_GetData(void)
{
   
   
switch (measure_Cnt){
   
   
	case 0:
         TRIG_H;
         delay_us(30);
         TRIG_L;
    
		measure_Cnt++;
		__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
		HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);	//启动输入捕获       或者: __HAL_TIM_ENABLE(&htim5);                                                                                    		
        break;
	case 3:
		high_time = measure_Buf[1]- measure_Buf[0];    //高电平时间
         printf("\r\n----高电平时间 %d-us----\r\n",high_time);							
		distant=(high_time*0.034)/2;  //单位cm
        printf("\r\n-检测距离为 %.2f-cm-\r\n",distant);          
		measure_Cnt = 0;  //清空标志位
        TIM2->CNT=0;     //清空计时器计数
		break;
				
	}
}
 
 
//===============================================us延时函数
    void delay_us(uint32_t us)//主频72M
{
   
   
    uint32_t delay = (HAL_RCC_GetHCLKFreq() / 4000000 * us);
    while (delay--)
	{
   
   
		;
	}
}
 
//===============================================中断回调函数
void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)//
{
   
   
	
	if(TIM2 == htim->Instance)// 判断触发的中断的定时器为TIM2
	{
   
   
		switch(measure_Cnt){
   
   
			case 1:
				measure_Buf[0] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(&htim2,TIM_CHANNEL_1);//获取当前的捕获值.
				__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim2,TIM_CHANNEL_1,TIM_ICPOLARITY_FALLING);  //设置为下降沿捕获
				measure_Cnt++;                                            
				break;              
			case 2:
				measure_Buf[1] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(