feat: 集成循迹与超声波驱动并优化控制任务节拍

- 新增 HC-SR04 驱动与测距接口(bsp_sr04)

- 增加循迹状态读取与输出,完善任务内日志

- 调整 CarCtrl 闭环更新周期,匹配霍尔测速周期,降低抖动

- 同步更新 CubeMX/CMake 生成配置与相关引脚定义
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2026-04-14 21:59:49 +08:00
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Core/Bsp/bsp_sr04.c Normal file
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@@ -0,0 +1,90 @@
#include "bsp_sr04.h"
#include "cmsis_os.h"
/*
* 声音在 20℃ 时的速度约为 340m/s
* 距离 (cm) = (微秒时间 * 0.0343) / 2
*/
#define SOUND_SPEED_CM_US 0.0343f
static sr04_data_t sr04_dev = {0};
/**
* @brief 使用 DWT (Cortex-M 内部计数器) 实现精准微秒延迟
* @note 72MHz 下计数 72 次即为 1us这是最高精度的延时/计时方式,不占用通用定时器
*/
static void delay_us(uint32_t us)
{
uint32_t start_tick = DWT->CYCCNT;
uint32_t delay_ticks = us * (SystemCoreClock / 1000000);
while ((DWT->CYCCNT - start_tick) < delay_ticks);
}
void sr04_init(void)
{
/* 1. 初始化 DWT 计数器 (Cortex-M3 内核自带) */
CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk;
DWT->CYCCNT = 0;
DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk;
/* 2. 引脚初始状态 */
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(50); // 等待模块内部稳定
sr04_dev.distance = 0.0f;
}
float sr04_measure(void)
{
uint32_t start_time = 0;
uint32_t end_time = 0;
uint32_t timeout_cnt = 0;
/* 0. 确保 Trig 电平已经提前拉低,防止状态异常 */
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
delay_us(5);
/* 1. 发送触发信号:给 20us 宽脉冲(新版 HC-SR04 常需更稳的触发) */
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_SET);
delay_us(25);
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_GPIO_Port, TRIG_Pin, GPIO_PIN_RESET);
/* 2. 等待 Echo 引脚变高 (开始计时) */
// 超时判断改为 10ms (Echo 通常在 Trig 后很快变高)
timeout_cnt = HAL_GetTick();
while (HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port, ECHO_Pin) == GPIO_PIN_RESET) {
if ((HAL_GetTick() - timeout_cnt) > 10) {
// 如果死活等不到高电平,说明模块没被触发或 ECHO 引脚接线/电平不对
sr04_dev.distance = 0.0f;
return 0.0f;
}
}
start_time = DWT->CYCCNT;
/* 3. 等待 Echo 引脚变低 (结束计时) */
while (HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_GPIO_Port, ECHO_Pin) == GPIO_PIN_SET) {
// 简单保护以防挂死,超过 30ms (5米) 强退
if ((DWT->CYCCNT - start_time) > (SystemCoreClock / 33)) break;
}
end_time = DWT->CYCCNT;
/* 4. 精准计算距离 */
// 振荡次数 / (频率 / 1000000) = 微秒数
float duration_us = (float)(end_time - start_time) / (SystemCoreClock / 1000000);
// 距离 (cm) = (时间 * 声速) / 2
// 在这里我们加一个微小的补偿,如果 duration_us 过小也视为 0
if (duration_us < 5.0f) {
sr04_dev.distance = 0.0f;
} else {
sr04_dev.distance = (duration_us * SOUND_SPEED_CM_US) / 2.0f;
}
sr04_dev.last_tick = HAL_GetTick();
return sr04_dev.distance;
}
float sr04_get_distance(void)
{
return sr04_dev.distance;
}