树莓派项目实践 [2] —— 编程控制实现超声波测距（C语言）

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超声波模块
树莓派与超声波模块相连
超声波测距原理
通过树莓派引脚编程操作超声波模块
- ｜测距源代码： `chaoShengBo.c`
- ｜运行
拓展：面向时间的编程
参考资料
文章更新记录

超声波模块

Q：为什么能发出超声波呢？

树莓派与超声波模块相连

VCC — 5V，Trig — GPIO.2，Echo — GPIO.3。（读者请自行对应树莓派引脚图。）

超声波测距原理

在给出的原理图中可以明确的看到，给设置为输出的触发端一个低电平，紧接着再给一个持续时间10微秒的高电平，就成功地让元器件内部发波了。具体的代码编写在源代码中也有体现。

通过树莓派引脚编程操作超声波模块

｜测距源代码： `chaoShengBo.c`

/* chaoShengBo.c */
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <wiringPi.h>
#define Trig 2
#define Echo 3void chaoShengBoInit()
{//超声波接收端设为输入端。pinMode(Echo,INPUT); //超声波触发端设为输出端。pinMode(Trig,OUTPUT);
}float disMeasure()
{struct timeval tv1;struct timeval tv2;long start;long stop;float dis;//超声波触发端拉高拉低过程。digitalWrite(Trig,LOW);delayMicroseconds(4);digitalWrite(Trig,HIGH);//触发端发出10微秒的超声波脉冲。delayMicroseconds(10);digitalWrite(Trig,LOW);//获取当前时间，开始接收到返回信号的时间点。while(!(digitalRead(Echo) == 1));gettimeofday(&tv1,NULL);//获取当前时间，最后接收到返回信号的时间点。while(!(digitalRead(Echo) == 0));gettimeofday(&tv2,NULL);start = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;stop  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;dis = (float)(stop - start) / 1000000 * 34000 / 2;return dis;
}int main()
{float dis;if(wiringPiSetup() == -1){printf("Setup wiringPi failed.\n");return -1;}chaoShengBoInit();while(1){dis = disMeasure();printf("distance = %0.2f cm\n",dis);delay(1000);}return 0;
}

｜运行

终端运行指令gcc chaoShengBo.c -lwiringPi ，运行 ./a.out 可以看到超声波模块被激活开始测距，界面终端也返回测量的实测数据。

拓展：面向时间的编程

在 Linux 系统中，struct timeval 结构体函数在头文件time.h中的定义为：

//最高精度为微秒。
struct timeval
{time_t tv_sec; // secondslong tv_usec;  // microseconds
};

一般由函数 int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz) 获取系统的时间，gettimeofday()功能是得到当前时间和时区，分别写到 tv 和 tz 中。后者写入 NULL 则表示为空。

函数原型：

/* Get the current time of day and timezone information,putting it into *TV and *TZ. If TZ is NULL, *TZ is not filled.Returns 0 on success, -1 on errors.NOTE: This form of timezone information is obsolete.Use the functions and variables declared in <time.h> instead. */extern int gettimeofday (struct timeval *__restrict __tv,__timezone_ptr_t __tz) __THROW __nonnull ((1));

参考资料

struct timeval结构体
struct timespec 和 struct timeval
struct timeval结构体以及 gettimeofday()函数、struct timespec结构体

文章更新记录

“树莓派与超声波模块连接展示”一节完成。「2021.3.27 21:46」
“拓展：面向时间的编程”一节完成。「2021.3.28 16:49」

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