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项目四:串口打印超声波测距

木子玺 24天前   阅读数 51 0

注意!!!!一定要  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

打开复用功能时钟,虽然没用复用功能。

一、串口通信基础知识

1、STM32的串口通信接口 。

        UART:通用异步收发器 。

       USART:通用同步异步收发器 。

       大容量STM32F10x系列芯片,包含3个USART和2个UART。

2、通信引脚RXD与TXD连接方式

3、通信数据流动过程 

 

4、需要配置的串口参数 

 

5、与串口相关的的库函数 

 

 6、库函数初始化串口步骤

 6、代码

void uart_init1(u32 bound)
	{
    //GPIO define
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//open USART1,GPIOA clk
 	  USART_DeInit(USART1);  //release uart1
	 //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//output mode
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // Set PA9
   
    //USART1_RX	  PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;//
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //Set PA10

   //Usart1 NVIC

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=4 ;//
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;		//
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//
  
   //USART1

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//9600;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //

}

二、超声波基础知识

前言:SR04是利用超声波特性检测距离的传感器。其带有两个超声波探头,分别用作发射和接收超声波。其测量的范围是3-500cm。

1、基本原理

(1)先使用STM32的数字引脚13向TRIG脚输入至少10us的高电平信号,触发模块的测距功能。

(2)测距功能触发后,模块将自动发出 8 个 40kHz 的超声波脉冲,并自动检测是否有信号返回,这一步由模块内部自动完成。

(3)一旦检测到有回波信号则ECHO引脚会输出高电平。高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。此时可以使用定时器获取高电平的时间, 并计算出距被测物体的实际距离。公式: 距离=高电平时间*声速(340M/S)/2。

2、电路图

 

 3、库函数编写流程

(1)初始化超声波引脚,打开相应管脚时钟。

(2)由于需要运用定时器测量返回的高电平的时间,所以需要对定时器(周期为1ms)进行初始化。

(3)由公式: 距离=高电平时间*声速(340M/S)/2,所以还需要编写一个函数把测量的时间转换为距离,测量五次取平均值。

三、总体编程流程

1、串口初始化(有中断),打开串口。

2、超声波管脚初始化。

3、定时器初始化(有中断)。

4、测距函数编写

4、主函数输出

四、代码(注释详细)

main.c

#include "motor.h"
#include "stdio.h"
#include "delay.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "followline.h"
#include "sys.h"
#include "ultrasonic.h"

u8 UART3_data,UART1_data;
u8 UART3_rcv[20],UART3_rcv_count;
u8 UART1_rcv[50],UART1_rcv_count,Uart1_finish;

int main(void)
{
	float length;
	delay_init();//延迟初始化
	uart_init1(9600);//串口初始化
	ultrasonic_gpio_init();//超声波管脚初始化
	ultrasonic_time2_init();//超声波定时器初始化
	
	while(1)
	{
		
    printf("start  work!!\n");
		length=transfer_ditigal();
		printf("distance:%fcm\n",length);
		delay_s(1);
		
	}
}

ultrasonic.c 

#include "ultrasonic.h"
#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"

int overcount;//计数变量

/************************超声波管脚初始化***************************************/
	
void ultrasonic_gpio_init(void)
{
	//超声波发送管脚
	
	//定义GPIO_A初始化的结构体
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct_A;
	 //打开PA管脚的时钟
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	 //将管脚PB4特殊功能关掉
	 GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
  //	GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE);
	 //配置PA15的参数
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Pin=GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
	 //初始化PA15管脚
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct_A);
	 //置PA15低位
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_15);
	
	
	//超声波接收管脚
	
	//配置PA12的参数
  GPIO_InitStruct_A.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStruct_A.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12;
	//初始化PA12管脚
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct_A);
	
}
/************************************************************************************************************/

/********************************超声使用定时器2初始化*******************************************************/
void ultrasonic_time2_init(void)
{

	//定义TIME_2初始化的结构体
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseInitStruct_TIME2;
	//打开定时器2的时钟
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
	//配置TIME_2的参数
	TIM_TimeBaseInitStruct_TIME2.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;
	TIM_TimeBaseInitStruct_TIME2.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;
	TIM_TimeBaseInitStruct_TIME2.TIM_Period=999;
	TIM_TimeBaseInitStruct_TIME2.TIM_Prescaler=71;
	//初始化TIME_2
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct_TIME2);
  //定义NVIC初始化的结构体
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	//中断分组
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);
	//配置NVIC的参数
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;
	//中断NVIC的初始化
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
	//清除定时器TIME_2更新中断标志
	TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
	//开启定时器TIME_2的中断
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
	 //使能定时器TIME_2
  //TIM_Cmd(TIM2,ENABLE );
	
}
/*************************************************************************************************************************/

/*********************************************距离测量函数*********************************************************************/
float transfer_ditigal(void)
{ 
 
  float length =0,sum=0;
  u16 time;
  unsigned int i=0;
/*测则5次数据计算—次平均值*/
	while(i!=5)
	{
    GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_15);//拉高信号,作为触发信号
		delay_us(20);//高电平信号超过10us
    GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_15);
/*等待回响信号*/
   while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_12) ==RESET);
		TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//回响信号到来,开启定时器计数
    i+=1; //每收到一次回响信号+1收到5次就计算均值
    while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_12)== SET);//回响信号消失
		TIM_Cmd(TIM2,DISABLE) ;//关闭定时器
    time=TIM_GetCounter(TIM2);//获取计TIw2数寄存器中的计数值,一边计算回响信号时间
    length=(time+overcount*1000)/58.0;//通过回响信号计算距离
     sum=length+sum;
    TIM2->CNT = 0; //将tiem2计数寄存器的计数值清零
		overcount = 0;//中断溢出次数清零
     delay_ms(1);
	}
    length =sum/5;
	  return length;//距离作为函数返回值
}
/**********************************************************************************************************************/


void TIM2_IRQHandler()   //TIM2中断
{    
    if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update))//检查TIM2更新中断发生与否
        {
						 TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);//清除TIM2更新中断标志 
					   overcount++;
				}
}

ultrasonic.h

#ifndef __ULTRASONIC_H
#define __ULTRASONIC_H

#include "stm32f10x_tim.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"
#include "delay.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"

float transfer_ditigal(void);//距离展示
void ultrasonic_gpio_init(void);//超声波管脚初始化
void ultrasonic_time2_init(void);//超声波定时器初始化

#endif

usart.c

#include "sys.h"
#include "ultrasonic.h"
#include "stdio.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
extern u8 UART3_data,UART1_data;
extern u8 UART3_rcv[20],UART3_rcv_count;
extern u8 UART1_rcv[50],UART1_rcv_count,Uart1_finish;
//uart1 
//bound:9600

//加入以下代码,支持printf函数,而不需要选择use MicroLIB	  
#if 1
#pragma import(__use_no_semihosting)             
//标准库需要的支持函数                 
struct __FILE 
{ 
	int handle; 

}; 

FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式  
  
void _sys_exit (int  x) 
{ 
	x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{      
	  while((USART1->SR&0X40)==0)
			;                    //循环发送,直到发送完毕   
    USART1->DR = (u8) ch;      
	  return ch;
}
#endif 

void uart_init1(u32 bound)
	{
    //GPIO define
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	  USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//open USART1,GPIOA clk
 	  USART_DeInit(USART1);  //release uart1
	 //USART1_TX   PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//output mode
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // Set PA9
   
    //USART1_RX	  PA.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;//
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  //Set PA10

   //Usart1 NVIC

  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=4 ;//
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;		//
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//
  
   //USART1

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//9600;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//

    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); //
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);//
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);                    //

}

//uart3 
//bound:9600
void uart_init3(u32 bound){
    //GPIO
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	 
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);	//open USART3 clk
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	//open GPIOB clk
 	USART_DeInit(USART3);  //release uart3
	 //USART3_TX   PB.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PB.10
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//output mode
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //configure PB10
   
    //USART3_RX	  PB.11
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//input mode
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  //configure PB11

   //Usart3 NVIC 

    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=5 ;//
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;		//
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//
  
   //USART

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//9600;
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//data bit
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//stop bit
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//

    USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //
    USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//
    USART_Cmd(USART3, ENABLE);                    // 

} 

void USART1_SendByByter(u8 Data)
{
	//
	USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC);	
	USART_SendData(USART1, Data);
	while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);	
}

void USART3_SendByByter(u8 Data)
{
	//
	USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TC);	
	USART_SendData(USART3, Data);
	while (USART_GetFlagStatus(USART3, USART_FLAG_TC) == RESET);	
}

void USART1_IRQHandler(void)                	//uart1 ISR
	{
		u8 Res;
		if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)  //
		{   
		  Res =USART_ReceiveData(USART1);//(USART1->DR);	//
		  UART1_data=Res;	
		if(Res==0x7E && UART1_rcv_count==0)
		{
       UART1_rcv[UART1_rcv_count++]=Res;

    }
    else if(Res!=0x7E && UART1_rcv_count>0)
    {
      UART1_rcv[UART1_rcv_count++]=Res;
			
    }
    else if(Res==0x7E && UART1_rcv_count>0)
    {
       UART1_rcv[UART1_rcv_count++]=Res;
			 Uart1_finish=2;
		 }
    else
      ;	
	 }
 }		


void USART3_IRQHandler(void)                	//uart3 ISR
	{
		if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)  //RX set
		{
		UART3_data=USART_ReceiveData(USART3);//(USART1->DR);	//
		UART3_rcv[UART3_rcv_count]=UART3_data;
		if(UART3_rcv_count<6) UART3_rcv_count++;
		
    } 
	}
	

sys.h

#ifndef __SYS_H
#define __SYS_H	
#include "stm32f10x.h"
//	 
//本程序只供学习使用,未经作者许可,不得用于其它任何用途
//ALIENTEK STM32开发板		   
//正点原子@ALIENTEK
//技术论坛:www.openedv.com
//修改日期:2012/8/18
//版本:V1.7
//版权所有,盗版必究。
//Copyright(C) 广州市星翼电子科技有限公司 2009-2019
//All rights reserved
// 	 

//0,不支持ucos
//1,支持ucos
#define SYSTEM_SUPPORT_OS		0		//定义系统文件夹是否支持UCOS
																	    
	 
//位带操作,实现51类似的GPIO控制功能
//具体实现思想,参考<<CM3权威指南>>第五章(87页~92页).
//IO口操作宏定义
#define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2)) 
#define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr)) 
#define BIT_ADDR(addr, bitnum)   MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum)) 
//IO口地址映射
#define GPIOA_ODR_Addr    (GPIOA_BASE+12) //0x4001080C 
#define GPIOB_ODR_Addr    (GPIOB_BASE+12) //0x40010C0C 
#define GPIOC_ODR_Addr    (GPIOC_BASE+12) //0x4001100C 
#define GPIOD_ODR_Addr    (GPIOD_BASE+12) //0x4001140C 
#define GPIOE_ODR_Addr    (GPIOE_BASE+12) //0x4001180C 
#define GPIOF_ODR_Addr    (GPIOF_BASE+12) //0x40011A0C    
#define GPIOG_ODR_Addr    (GPIOG_BASE+12) //0x40011E0C    

#define GPIOA_IDR_Addr    (GPIOA_BASE+8) //0x40010808 
#define GPIOB_IDR_Addr    (GPIOB_BASE+8) //0x40010C08 
#define GPIOC_IDR_Addr    (GPIOC_BASE+8) //0x40011008 
#define GPIOD_IDR_Addr    (GPIOD_BASE+8) //0x40011408 
#define GPIOE_IDR_Addr    (GPIOE_BASE+8) //0x40011808 
#define GPIOF_IDR_Addr    (GPIOF_BASE+8) //0x40011A08 
#define GPIOG_IDR_Addr    (GPIOG_BASE+8) //0x40011E08 
 
//IO口操作,只对单一的IO口!
//确保n的值小于16!
#define PAout(n)   BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PAin(n)    BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PBout(n)   BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PBin(n)    BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PCout(n)   BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PCin(n)    BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PDout(n)   BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PDin(n)    BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //输入 

#define PEout(n)   BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PEin(n)    BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //输入

#define PFout(n)   BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PFin(n)    BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //输入

#define PGout(n)   BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //输出 
#define PGin(n)    BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //输入

void USART1_SendByByter(u8 Data);
void uart_init1(u32 bound);

#endif

五、运行结果: 

最后,小白的学习笔记,欢迎大佬指教。


注意:本文归作者所有,未经作者允许,不得转载

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