US-016是市場上唯有的一款模擬量輸出的超聲波測距模塊，輸出的模擬電壓和距離值成正比，可以方便的和其他系統(tǒng)相連，US-016工作穩(wěn)定可靠。

US-016超聲波測距模塊可實現(xiàn)2cm~3m的非接觸測距功能，供電電壓為5V，工作電流為3.8mA，支持模擬電壓輸出，工作穩(wěn)定可靠。本模塊根據(jù)不同應(yīng)用場景可設(shè)置成不同的量程（大測量距離分別為1m和3m）；當(dāng)Range管腳懸空時，量程為3m。US-016能將測量距離轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出，輸出電壓值與測量距離成正比。

一、模塊來源

模塊實物展示：

資料下載鏈接：
http://pan.baidu.com/s/1c08JuBQ

二 、規(guī)格參數(shù)

工作電壓：3.3V-5V

工作電流：3.8MA

感應(yīng)角度：小于15度

探測距離：2CM-300CM

探測精度：0.3CM+1%

輸出方式: 模擬電壓

管腳數(shù)量：4 Pin

以上信息見廠家資料文件

三、移植過程

我們的目標(biāo)是將例程移植至CW32F030C8T6開發(fā)板上【能夠判斷前方障礙物距離的功能】。首先要獲取資料，查看數(shù)據(jù)手冊應(yīng)如何實現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)，再移植至我們的工程。

3.1查看資料

模塊上電后，系統(tǒng)首先判斷 Range 引腳的輸入電平，根據(jù)輸入電平狀態(tài)來設(shè)置不同的量程。當(dāng) Range 引腳為高電平時，量程為 3m，當(dāng) Range 管腳為低電平時，量程為 1m。然后，系統(tǒng)開始連續(xù)測距，同時將測距結(jié)果通過模擬電壓在 Out 管腳輸出。當(dāng)距離變化時，模擬電壓也會隨之進行變化。模擬電壓與測量距離成正比，模擬電壓的輸出范圍是0~Vcc。

當(dāng)系統(tǒng)量程為 1m 時，測量距離為：L = 1024*Vout/Vcc（mm）。當(dāng)輸出電壓為 0V 對應(yīng)距離為 0m，輸出 Vcc 對應(yīng)為 1.024m。

當(dāng)系統(tǒng)量程為 3m 時，測量距離為：L = 3096*Vout/Vcc（mm）。 當(dāng)輸出電壓為 0V 對應(yīng)距離為 0m，輸出 Vcc 對應(yīng)為 3.072m。

3.2引腳選擇

想要使用ADC，需要確定使用的引腳是否有ADC外設(shè)功能。可以通過手冊進行查看。在用戶手冊439頁。

這里選擇使用PA5的附加ADC功能。

有ADC功能的引腳

接線表

3.3移植至工程

移植步驟中的導(dǎo)入.c和.h文件與【CW32模塊使用】DHT11溫濕度傳感器相同，只是將.c和.h文件更改為bsp_US016.c與bsp_US016.h。這里不再過多講述，移植完成后面修改相關(guān)代碼。

在文件bsp_US016.c中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "bsp_US016.h"
#include "stdio.h"


//超聲波量程 Range接地量程為1  Range接VCC量程為3  浮空量程為3
//測試時，Range浮空，故量程為3


#define RANGE   0       //=0則量程為3米  =1則量程為1米

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：US016_GPIO_Init
 * 函 數(shù) 說 明：US016超聲波模塊引腳初始化
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：無
 * 作       者：LC
 * 備       注：
******************************************************************/
void US016_GPIO_Init(void)
{
    RCC_OUT_ENABLE();                // 使能GPIO時鐘
    RCC_OUT_ADC_ENABLE();        // 使能ADC時鐘

    ANALOG_GPIO_ENABLE();        // PA05設(shè)定為模擬輸入

    /* ADC配置 */
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;                   // ADC初始化結(jié)構(gòu)體
    ADC_WdtTypeDef ADC_WdtStructure;                     // ADC看門狗結(jié)構(gòu)體
    ADC_SingleChTypeDef ADC_SingleChStructure;           // ADC單通道轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)體

    // 配置ADC初始化結(jié)構(gòu)體
    ADC_InitStructure.ADC_OpMode = ADC_SingleChOneMode;  //單通道單次轉(zhuǎn)換模式
    ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div4;         // 時鐘頻率 = PCLK / 4 = 64MHz / 4 = 16MHz
    ADC_InitStructure.ADC_SampleTime = ADC_SampTime5Clk; //5個ADC時鐘周期
    ADC_InitStructure.ADC_VrefSel = ADC_Vref_VDDA;       //VDDA參考電壓
    ADC_InitStructure.ADC_InBufEn = ADC_BufDisable;      //關(guān)閉跟隨器
    ADC_InitStructure.ADC_TsEn = ADC_TsDisable;          //關(guān)閉內(nèi)置溫度傳感器
    ADC_InitStructure.ADC_DMAEn = ADC_DmaDisable;        //不觸發(fā)DMA
    ADC_InitStructure.ADC_Align = ADC_AlignRight;        //ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊
    ADC_InitStructure.ADC_AccEn = ADC_AccDisable;        //轉(zhuǎn)換結(jié)果累加不使能

    //ADC模擬看門狗通道初始化
    ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

    //配置單通道轉(zhuǎn)換模式
    ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn = ADC_DiscardNull;      // 單通道ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果溢出保存
    ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux = CHANNEL_OUT_ADC;                         // 選擇ADC轉(zhuǎn)換通道，AIN5:PA05
    ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct = ADC_InitStructure;   // ADC初始化結(jié)構(gòu)體
    ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct = ADC_WdtStructure;     // ADC看門狗結(jié)構(gòu)體

    ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);             // 初始化配置

    ADC_Enable(); //ADC使能

    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉(zhuǎn)換

}

/**********************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：ADC_GET
 * 函 數(shù) 功 能：讀取一次ADC值
 * 傳 入 參 數(shù)：無
 * 函 數(shù) 返 回：測量到的值
 * 作       者：LCKFB
 * 備       注：
**********************************************************/
uint32_t ADC_GET(void)
{
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ENABLE);    //啟動ADC轉(zhuǎn)換

    uint32_t adcValue = ADC_GetConversionValue(); // 獲取數(shù)據(jù)

    return adcValue;
}

/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_ADC_Value
 * 函 數(shù) 說 明：對ADC值進行平均值計算后輸出
 * 函 數(shù) 形 參：num采集次數(shù)
 * 函 數(shù) 返 回：對應(yīng)掃描的ADC值
 * 作       者：LC
 * 備       注：無
******************************************************************/
unsigned int Get_ADC_Value(unsigned int num)
{
    unsigned int Data=0;
    int i = 0;
    for( i = 0; i < num; i++ )
    {
        /* 讀取ADC常規(guī)組數(shù)據(jù)寄存器 */
        Data += ADC_GET();
    }

    Data = Data / num;

    return Data;
}
/******************************************************************
 * 函 數(shù) 名 稱：Get_distance
 * 函 數(shù) 說 明：讀取測距距離
 * 函 數(shù) 形 參：無
 * 函 數(shù) 返 回：浮點型的測距的距離
 * 作       者：LC
 * 備       注：
量程為3米時距離公式為：L = (A*3072/4096)*（Vref/Vcc）
量程為1米時距離公式為：L = (A*1024/4096)*（Vref/Vcc）
                      Vref 為 ADC 的參考電壓，Vcc 為 US-016 的電源電壓
******************************************************************/
float Get_distance(void)
{
    float distance = 0;
    unsigned int d = Get_ADC_Value(50);
    #if !RANGE
        distance = d * 0.75;
    #else
        distance = d * 0.25;
    #endif
    return distance;
}

在文件bsp_US016.h中，編寫如下代碼。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#ifndef _BSP_US016_H_
#define _BSP_US016_H_

#include "board.h"


#define RCC_OUT_ENABLE()          __RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()
#define RCC_OUT_ADC_ENABLE()      __RCC_ADC_CLK_ENABLE()

#define ANALOG_GPIO_ENABLE()      PA05_ANALOG_ENABLE()

#define CHANNEL_OUT_ADC           ADC_ExInputCH5

 //采樣次數(shù)
#define SAMPLES         30

void US016_GPIO_Init(void);
float Get_distance(void);
#endif

四、移植驗證

在自己工程中的main主函數(shù)中，編寫如下。

/*
 * Change Logs:
 * Date           Author       Notes
 * 2024-06-20     LCKFB-LP    first version
 */
#include "board.h"
#include "stdio.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "bsp_US016.h"

int32_t main(void)
{
    board_init();        // 開發(fā)板初始化

    uart1_init(115200);        // 串口1波特率115200

    US016_GPIO_Init();
    printf("Demo Startrn");
    while(1)
    {
        printf("距離障礙物 = %.2fCMrnn",Get_distance() / 10 );
        delay_ms(500);
    }
}

移植現(xiàn)象：距離20CM處擺放障礙物，輸出換算后的實際距離。

模塊移植成功案例代碼：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/13U2OqyPx4QOsL0W3Sq4bMg?pwd=LCKF

提取碼：LCKF