stm32hal库超声波测距OLED

### 使用 STM32 HAL 库进行超声波测距并在 OLED 上显示

为了实现这一功能，需要完成几个主要部分的工作：初始化硬件资源、编写控制逻辑以及处理数据显示。

#### 初始化硬件资源

对于 STM32F103C8T6 板子而言，需先配置 GPIO 和定时器来驱动 HC-SR04 超声波传感器，并通过 IIC 接口连接 SSD1306 OLED 显示屏[^2]。具体来说：

- **GPIO 配置**: 设置触发脉冲 (TRIG) 输出端口和回响信号 (ECHO) 输入捕捉通道。

- **TIM 定时器配置**: 利用 TIM 的输入捕获特性测量 ECHO 信号宽度，从而计算距离[^3]。

- **IIC 总线配置**: 对于 OLED 屏幕通信，通常采用 IIC 协议传输数据给显示屏控制器。

// 初始化函数声明
void MX_GPIO_Init(void);
void MX_TIM2_Init(void);    // 假设使用 TIM2 进行输入捕获
void MX_I2C1_Init(void);

int main(void){
    /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and Systick. */
    HAL_Init();
    
    SystemClock_Config();

    // 初始化外设
    MX_GPIO_Init();         // 初始化 GPIO
    MX_TIM2_Init();         // 初始化用于输入捕获的定时器
    MX_I2C1_Init();         // 初始化 IIC
    
    while(1){
        Measure_Distance(); // 测量距离
        Display_On_OLED();  // 将结果展示到 OLED 屏幕上
        
        HAL_Delay(500);      // 添加适当延时减少刷新频率
    }
}

#### 编写控制逻辑

当一切准备就绪之后，在 `Measure_Distance` 函数内部发送 TRIG 信号激活一次测量周期；随后等待直到收到完整的 ECHO 返回值，再利用这些信息推算实际的距离数值[^4]。

#define SOUND_SPEED 34000 // 声音速度 cm/s * 1e6 us^-1

float Measure_Distance(){
    uint32_t Time;
    
    // 发送 10us 的高电平触发信号
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    __HAL_TIM_SetCounter(&htim2, 0);          // 清零计数器
    HAL_DelayMicroseconds(10);                // 等待 10 微秒
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    
    // 启动输入捕获中断获取时间差
    HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim2, TIM_CHANNEL_1);
    
    // ... 中断服务程序中读取并保存时间戳 ...
    
    // 计算往返时间为 t = T/2; d = v*t / 2
    float Distance = ((Time / 2.0) / 1000000.0) * SOUND_SPEED;

    return Distance;
}

extern "C" void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim){
    static uint32_t IC_Val[2];
    static uint8_t Index = 0;
    
    if(htim->Channel == HAL_TIM_ACTIVE_CHANNEL_1){
        IC_Val[Index++] = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
        
        if(Index >= 2){ // 当两次边沿都被记录下来后...
            Time = abs(IC_Val[1]-IC_Val[0]);
            
            // 关闭输入捕获模式防止重复触发
            HAL_TIM_IC_Stop_IT(htim, TIM_CHANNEL_1);
            Index=0;
        }
    }
}

#### 处理数据显示

最后一步是在 OLED 屏幕上调用相应的 API 绘制文本框或图形表示当前检测到的目标位置。这可以通过调用特定库中的绘图命令轻松达成。

#include "ssd1306.h"

void Display_On_OLED(float distance){
    char buffer[16];

    sprintf(buffer,"Distance:%.2fcm",distance);
    
    ssd1306_clearScreen();
    ssd1306_setCursor(0, 0);
    ssd1306_writeString((uint8_t*)buffer,strlen(buffer), Font_7x10, White);
    ssd1306_updateScreen();
}