实验内容
上图为 HC-SR04，超声波测距传感器
传感器测得与障碍物的距离后，通过串口和 USB 转 TTL 模块给上位机突发上报距离数据。移动障碍物，测量值会随着测量距离而变化。
目录
了解测距传感器，搭建电路，梳理编码思路，编写代码
1.HCSR-04模块的使用方法
https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=129.1&p=45
左眼发送声波，右眼接收声波，计算可得距离
HC-SR04 有四个引脚，如上图左所示，图右为实际工作波形。
Trig 引脚：启动测量，MCU 给 Trig 引脚发送大于 10us 的脉冲信号即可启动传感器。
左眼：传感器接收启动信号后，左眼发送声波，发送完后 Echo 引脚拉高，产生高电平脉冲。
右眼：过一段时间传感器接收到回声信号后 Echo 引脚立刻拉低，产生低电平脉冲。
通过计算从声波发送结束 到回声传回结束这段时间，根据图上公式可以计算出实际的距离。
我们控制单片机做两件事：
启动信号：给 Trig 发送大于 10us 的脉冲启动
计算脉宽：通过 Echo 引脚接收脉冲信号，去测量脉冲脉宽，从而得出和障碍物之间的距离。
2.搭建电路
https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=404.2&p=45
上图为电路引脚及接线图。
传感器：
普通引脚 PA0 接 Trig 脚，
定时器 1 引脚 PA8 接 Echo 脚。
串口：
串口 1 的 RX 引脚 PA10 接 TXD，
串口 1 的 TX 引脚 PA9 接 RXD，T 和 R 是交叉连接的。
上图为超声波测距实验接线示意图。主要接传感器和串口引脚。
初始化串口引脚和本身。
上图为初始化串口引脚具体代码：
Tx：PA9，AF_PP，复用推挽输出
Rx：PA10，IPU，输入上拉
初始化串口本身三步骤：1 开启时钟、2 设置参数、3 闭合总开关
上图为初始化串口本身代码。
上图为串口测试代码。调用 usart.h，发送字符串测试。
上图为串口测试正常示意图，串口调试助手正常接收发送来的字符串。
3.梳理思路
https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=1061.1&p=45
Q：如何测量脉宽？
A：使用输入捕获。一个通道捕获上升沿，另一个通道捕获下降沿，通过时间差计算脉宽。
t=（CCR2-CCR1）*分辨率
上图为测量的整个过程。
Trig：启动引脚，发送脉冲
声波：传感器发声和回声
Echo：脉宽为声音在空气中传播的时间。
CNT：递增。
如上图，测量流程分为六步。
1、清零 CNT
2、清零 CCR
3、开启定时器
4、发送脉冲启动
5、等待 CC1/2
6、关闭定时器
4.初始化时基单元
https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=1460.7&p=45
上图上部分为时基单元基本结构框图。
上图下部分为计数器 CNT 随时间递增溢出的示意图。
设置参数：分辨率（台阶宽度），周期（溢出一次的时间）。
Q：分辨率如何取？
A：HC-SR04 测距精度最大 3mm（d=vt/2）。转化成时间：2 * 3mm/340（m/s）=17.65us 左右。所以分辨率 要小于等于目标精度对应的时间，才能精准捕捉这个时间间隔。所以我们取 1us 可满足要求。
Q：周期如何取？
A：周期越长越好。如果短了，cc1 获取，溢出，到不了 cc2 的。因为 PSC、CNT、RCR、ARR 为 16 位寄存器，所以要周期最长，ARR 取 65535 即可。
计算时基单元参数：
TIM1，挂载于 APB2，为 72MHZ，1 分频。TIM1 为 1 倍频，所以时钟为 72MHZ。
要分辨率 1us，所以 PSC 为 71。
RCR 设置为 0。
上图为时基单元初始化具体代码。
配置时基单元参数，先不开启时钟。
Q：为什么现在不使用 TIM_Cmd 开启时钟呢？
A：因为后续还要配置输入捕获，需要在定时器停止状态下完成。等全部配完参数后，再使能外设
5.初始化输入捕获
https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=1922.4&p=45
定时器直接 CH1 测量上升沿，间接 CH2 输入捕获测量下降沿。
引脚配置：虽然表中建议 TIM1 的 CHx 引脚在输入捕获下配置成浮空输入，但是这个传感器的 Echo 引脚，在空闲状态为低电压，所以这里配置成**下拉输入（IPD）**更合理。
当 Echo 意外断开后，输入下拉可以提供一个默认低电压，来模拟脉冲信号的空闲状态
上图为初始化通道 1 的输入捕获引脚 PA8 的具体代码。
初始化输入捕获通道示意图。
上图为初始化通道 1 的输入捕获本身的具体代码。
CH1 输入滤波：0；边沿检测： 上升沿；信号选择：直接；分频器： 1 分频。
上图为初始化通道 2 的输入捕获本身的具体代码。
CH2 输入滤波：0；边沿检测： 下降沿；信号选择：间接；分频器： 1 分频。
6.编程
https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=2372.8&p=45
六步骤
1、清零 CNT：编程接口：TIM_SetCounter
2、清零 CCR：编程接口：TIM_ClearFlag
3、开启定时器：编程接口：TIM_Cmd
4、发送脉冲启动：PA0 初始化，PP，然后发脉冲
5、等待 CC1/2：编程接口：TIM_GetFlagStatus
6、关闭定时器：编程接口：TIM_Cmd
上图为距离计算示意图
上图为计算距离实际代码。
总结
初始化串口：配置引脚（PA9，PA10），配置本身（开启时钟、设置参数、打开总开关）；
初始化时基单元：开启时钟，配置参数（ PSC、ARR、RCR）；
初始化输入捕获：初始化引脚（PA8），配置参数（输入滤波、边沿检测、信号选择、分频）；
然后六步骤获取 CCR 计算距离：清零 CNT、清零 CCR、开启定时器、发送启动脉冲、等待、关闭定时器