红外超声波雷达测距（water）

实验要求
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 RS-232

是异步串行通信接口标准之一，规定了连接电缆和机械、电气特性、信号功能及发送过程

特点：

• 支持全双工通信
• 波特率可选
• 负逻辑传送
• 传送距离较远

缺点：

• 接口信号电平值较高，易损坏接口电路芯片
• 传输速率较低，只有20Kbps
• 共地传输，易产生共模干扰
• 传输距离有限

引脚定义

通信机理
A向B发送数据：
1、A先设置RTS为1，表示要发数据给B
2、B检测到RTS为1，先看自己是否准备好：
如果准备好，就设置CTS为1表示A可以发数据给B了
如果没有准备好，继续处理自己的数据。弄完了，再将CTS设置为1，让A发送数据
3、A发现CTS置1后，将数据通过TXD信号线发送出去
4、A每发送一次数据给B之前，都会继续上面的逻辑
5、A发送完数据后，就将RTS置0，表示数据发送完毕

二 RS485

为针对RS232的缺点，出现了RS485

半双工网络

特点

• RS-485的电气特性：以两线间的电压差表示电平1和0
  

• 最高传输速率是10Mbps

• 平衡驱动器和差分接收器组合，抗共模干扰能力强，抗噪声干扰性好

• RS232在总线上只允许连接1个收发器。RS485允许连接多达128个收发器，可使用单一的RS485建立设备网络

485驱动电路

RXD和TXD是连接串口的，choose是选择作为接收端还是发送端（二选一）。右边就输出A和B，即差分信号的线，与其它的485器件的AB连接。

三 Modbus

• Modbus是一种由Modicon（施耐德电气公司）于1979年开发的串行通信协议，主要用于可编程逻辑控制器（PLC）和其他工业电子设备之间的通信。
• Modbus网络遵循主/从模型，其中主站（Master）负责请求信息，而从站（Slave）提供信息。如下图所示。
  

地址标识：每个从设备都有一个唯一的地址标识。
信息交互：主站可以读取从站的内部寄存器，也可以向其写入信息。

四 stm32多路超声波测距

4.1 设计方案

这里假设设定四路超声波。设定4个输入捕获通道，当超声波模块echo收到回波后，即触发输入捕获上升沿，开始echo持续时间的计时，然后下降沿后开始使用公式进行换算，得到距离，通过串口发送出去。其中，着重要考虑以下问题；

• stm32的定时器资源是否足够，同一定时器可以采用多路记录超声波吗

可知stm32一个定时器有几个通道，这些通道可以用来进行输入捕获，此方案也节省了io口资源。但是需要考虑如何设定定时器计数频率，以及如何避免这种情况：假设定时器的重载值为200，echo在180时