在 STM32 上使用 HAL 库驱动超声波测距模块（如常见的 HC-SR04）实现类似“雷达”的距离检测功能，主要涉及精确测量超声波发出到接收回波的时间差。以下是关键步骤和代码示例（使用 STM32CubeIDE/HAL 库）：

核心原理

1. 触发信号 (Trig): 发送一个 >10µs 的高电平脉冲启动模块。
2. 回波信号 (Echo): 模块检测到回波后输出高电平，其持续时间正比于距离。 距离 = (高电平时间 × 声速) / 2

硬件连接

代码实现 (C语言/HAL库)

// 1. 定义变量
uint32_t start_time = 0, end_time = 0;
float distance_cm = 0.0f;
extern TIM_HandleTypeDef htim2; // 假设使用TIM2测量时间

// 2. 触发函数 (发送10us高电平)
void Trigger_Ultrasonic(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); // Trig=1
    delay_us(12);                                       // 延时12us (>10us)
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // Trig=0
}

// 3. Echo引脚中断回调 (捕获上升沿/下降沿)
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) { // PA1(Echo)中断
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1) == GPIO_PIN_SET) { // 上升沿:回波开始
            start_time = TIM2->CNT; // 记录定时器计数
        } else { // 下降沿:回波结束
            end_time = TIM2->CNT;
            uint32_t pulse_width = (end_time - start_time) & 0xFFFF; // 计算时间差 (防溢出)
            distance_cm = pulse_width * 0.017; // 时间(us)转距离(cm: 34000cm/s / 2)
        }
    }
}

// 4. 主循环
while (1) {
    Trigger_Ultrasonic();        // 发送触发信号
    HAL_Delay(50);               // 等待测量完成(模块需60ms间隔)
    // 此时distance_cm已更新
    printf("Distance: %.1f cm\n", distance_cm);
}

关键配置

1. 定时器 (TIM2)

   • 时钟源：内部时钟
   • 预分频：(SystemCoreClock / 1e6) - 1 → 计数频率1MHz (1计数=1µs)
   • 计数模式：向上计数，周期65535

2. Echo引脚 (PA1)

   • 模式：GPIO输入，开启双边沿中断
   • 在CubeMX中配置：
     • 选择EXTI线 → 触发方式: Rising/Falling

高级优化

• 温度补偿：声速受温度影响 (v = 331.4 + 0.6 * T°C m/s)，添加温度传感器校正计算。
• 多次采样滤波：连续测量3-5次取中值，减少噪声干扰。
• 超时处理：定时器溢出时强制结束测量，防阻塞。
• 非阻塞式：用状态机+中断替代HAL_Delay，提高系统响应。

常见问题解决

1. 测量结果波动大

   • ✅ 添加采样滤波
   • ✅ 确保供电稳定（模块VCC接5V，避免3.3V供电不足）
   • ✅ 检查声波反射面（避免软质吸声材料）

2. 超时无回波

   • ✅ 增加中断超时保护（若500ms无下降沿，强制结束）
   • ✅ 确保Trig信号宽度>10µs（用示波器确认）

完整代码框架已覆盖基础功能。根据具体场景选择优化策略（如需要扫描雷达效果，需搭配舵机或步进电机旋转模块）。