STM32F407+KS103超声波模块测距

嵌入式ARM 2021-03-23 00:00



本文介绍基于STM32F407的KS103超声波模块的使用,包含使用注意事项以及代码配置,同时会附上本人在开发时遇到的问题以及解决方法。


 

KS103模块使用串口/IIC接口与主机通信,自动响应主机的iic/串口控制指令。
包含温度补偿的距离探测,同时可以在1ms内检测光强。

探测范围 1cm~800cm及 1cm~1000cm(10 米)


5s 未收到 I2C 控制指令自动进入 uA 级休眠,并可随时被主机 I2C 控制指令唤醒


TTL串口模式


在 KS103 上连线引脚上标识有:VCC、SDA/TX、SCL/RX、GND 及 MODE。模块在上电之前,MODE 需要接 0V 地,上电后模块将工作于 TTL 串口模式。如果KS103在上电后再将 MODE 引脚接 0V 地,模块将仍然工作于 I2C 模式。因此,TTL 串口模式时需要 5 根线来控制,其中 VCC 用于连接+5V(3.0~5.5V 范围均可)电源(1),GND用于连接电源地,SDA/TX 连接 MCU 或 USB 转 TTL 模块的 RXD,SCL/RX 引脚连接 MCU 或USB 转 TTL 模块的 TXD 。

在使用时最好使用5V标准电压,电压低会影响量程。


新到手的模块默认串口地址是0xE8,可修改。


这里本人被坑了,因为我到手的模块是别人用过的,被修改了地址但是不和我说,就是调试不出来。


当然也是我偷懒了,模块在上电的时候背面的LED会闪烁,告诉用户自身的地址,我没在意。上电后快闪两下是代表二进制的“1”,慢闪一下代表“0”,一共八位,盯着记录就能获得其地址。


串口模式很占用串口资源,我并没有使用该模式进行开发,仅仅使用了官方的上位机进行测试,鉴定模组的好坏。



确认模组没问题,选用IIC接口进行开发,这样一条总线可以挂载多个模块,只需要总线寻址便可。


I2C 模式


在使用iic模式时,硬件需要注意几点:


SCL 及 SDA 线均需要由主机接一个 4.7K(阻值 1~10K 均可)电阻到 VCC ;I2C 通信速率建议不要高于 100kbit/s (因为模块的iic最大速率只有100K)。


直接从代码开始:


因为对速度要求不高,而且为了移植方便,采用软件模拟iic。其实为了偷懒,模拟简单呀。


老规矩,初始化iic。


void IIC_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;


RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟


//GPIOB8,B9初始化设置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;
}


写iic控制函数,老掉牙的东西,全网都有。


//产生IIC起始信号
void IIC_Start(void){
SDA_OUT(); //sda线输出
IIC_SDA=1;
IIC_SCL=1;
delay_us(10);
IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low
delay_us(10);
IIC_SCL=0;//钳住I2C总线,准备发送或接收数据
}
//产生IIC停止信号
void IIC_Stop(void){
SDA_OUT();//sda线输出
IIC_SCL=0;
IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high
delay_us(10);
IIC_SCL=1;
IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号
delay_us(10);
}
//等待应答信号到来
//返回值:1,接收应答失败
// 0,接收应答成功
u8 IIC_Wait_Ack(void){
u8 ucErrTime=0;
SDA_IN(); //SDA设置为输入
IIC_SDA=1;delay_us(6);
IIC_SCL=1;delay_us(6);
while(READ_SDA)
{
ucErrTime++;
if(ucErrTime>250)
{
IIC_Stop();
return 1;
}
}
IIC_SCL=0;//时钟输出0
return 0;
}
//产生ACK应答
void IIC_Ack(void){
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=0;
delay_us(10);
IIC_SCL=1;
delay_us(10);
IIC_SCL=0;
}
//不产生ACK应答
void IIC_NAck(void){
IIC_SCL=0;
SDA_OUT();
IIC_SDA=1;
delay_us(10);
IIC_SCL=1;
delay_us(10);
IIC_SCL=0;
}
//IIC发送一个字节
//返回从机有无应答
//1,有应答
//0,无应答
void IIC_Send_Byte(u8 txd){
u8 t;
SDA_OUT();
IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输
for(t=0;t<8;t++)
{
IIC_SDA=(txd&0x80)>>7;
txd<<=1;
delay_us(10); //对TEA5767这三个延时都是必须的
IIC_SCL=1;
delay_us(10);
IIC_SCL=0;
delay_us(10);
}
}
//读1个字节,ack=1时,发送ACK,ack=0,发送nACK
u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack){
unsigned char i,receive=0;
SDA_IN();//SDA设置为输入
for(i=0;i<8;i++ )
{
IIC_SCL=0;
delay_us(10);
IIC_SCL=1;
receive<<=1;
if(READ_SDA)receive++;
delay_us(5);
}
if (!ack)
IIC_NAck();//发送nACK
else
IIC_Ack(); //发送ACK
return receive;
}


写KS103的控制函数


u8 KS103_ReadOneByte(u8 address, u8 reg)
{
u8 temp=0;
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(address); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(reg); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(address + 1); //进入接收模式
IIC_Wait_Ack();


delay_us(50); //增加此代码通信成功!!!
temp=IIC_Read_Byte(0); //读寄存器3
IIC_Stop();//产生一个停止条件
return temp;
}




void KS103_WriteOneByte(u8 address,u8 reg,u8 command)
{
IIC_Start();
IIC_Send_Byte(address); //发送写命令
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(reg);//发送高地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Send_Byte(command); //发送低地址
IIC_Wait_Ack();
IIC_Stop();//产生一个停止条件
}


这里依照了模块的指令发送流程:



探测指令从 0x01 到 0x2f,数值越大,信号增益越大。


获取距离数据


 KS103_WriteOneByte(0XD2,0X02,0XB0);
delay_ms(100);
range1 = KS103_ReadOneByte(0xD2, 0x02);
range2 = KS103_ReadOneByte(0xD2, 0x03);


每一帧的探测指令格式为:



KS103_WriteOneByte(0XD2,0X02,0XB0);中,0xd2为模块的地址,02为寄存器地址,0xB0为控制命令。




在发送探测指令后需要等待一段时间才可通过iic总线获取数据,过早的查询总线会获得0XFF。在读取总线数据时除了需要发送模块iic的地址,还需要将模块iic的地址加1,而且在之后必须要等待,才能获取完整的数据。因为返回的是16位数据,所以这里我采用执行两次KS103_ReadOneByte()函数。


在这些都处理完之后我将采集到的数据输出到串口,发现并不能成功,range1和range2的值并不变。最后发现我是用的是0xBC探测指令,最大耗时87MS,而我只延时50ms。通过修改探测指令和延时时间均可解决问题。


后面附上产品手册,必须附录,没这个真不行。到处是坑。说到底也怪我粗心。下次一定,下次一定。


    KS1XX测试软件-免安装版-USART.zip  (3.54 MB)


  KS103-IIC和TTL串口超声波模块说明书.pdf  (829.41 KB)

(需点击阅读原文内下载)



END

本文系21ic蓝V作者呐咯密密原创撰写


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