stm32超声波测距原理

### STM32 超声波测距原理

超声波传感器通常由发射器和接收器组成。当启动一次测量时，STM32会向超声波模块发送一个触发信号，使该模块发出一束超声波脉冲[^1]。这束超声波会在空气中传播直到遇到障碍物并反射回来被同一模块中的接收部分捕捉到。

为了计算距离，MCU需要精确记录下从发射时刻至接收到回波的时间差T（即飞行时间）。由于空气中超声波的速度v大约为340米每秒，在已知速度的情况下可以通过下面的公式来求得目标的距离S：

\[ S = \frac{v * T}{2} \]

这里的除以二是因为声音往返了一次。此过程依赖于定时器的功能来进行高精度计时操作[^2]。

### 实现方法概述

对于具体的硬件连接方面，一般情况下Trig引脚用于触发超声波传输而Echo则用来反馈接受状态变化的信息给单片机处理单元。在软件层面，则涉及到几个主要环节：

#### 初始化配置
设置GPIO端口模式以及初始化TIMx定时器资源完成输入捕获功能准备。这部分工作可以在`stm32_hal_conf.h` 和 `tim.c/tim.h` 文件内定义相应的参数与函数。

// 配置 GPIO 及 TIM 定时器
MX_GPIO_Init();
MX_TIM2_Init(); // 使用 TIM2 进行输入捕获

#### 发送触发信号
利用HAL库提供的API接口编写程序片段让指定管脚输出短暂的高电平作为激发条件激活HC-SR04等型号设备开始一轮新的探测周期。

void send_trigger_pulse(void){
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10); // 等待一段时间保持高电平
    HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

#### 处理返回数据
一旦检测到上升沿事件发生就意味着收听到了回应音讯；此时立即开启计数机制直至再次遇见下降沿为止——这段时间长度正好对应着两倍的实际物理间距。随后依据上述提到过的算法框架转换成厘米单位下的具体数值显示出来供后续应用层调用分析。

float get_distance_cm(uint32_t time_us){
    float distance;
    const float sound_speed = 340.0; // m/s
    
    distance = (sound_speed * ((float)time_us / 1e6)) / 2.0;
    
    return distance*100; // 将结果转为cm表示
}