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一、HC-SR04超声波模块原理和硬件接线
1.1 超声波测距原理：
1.2 超声波时序图：
1.3 HC-SR04超声波模块硬件接线：
二、时间函数
2.1 时间函数gettimeofday()原型和头文件：
2.2 使用gettimeofday()函数获取当前时间的秒数和微妙数：
2.3 使用gettimeofday()函数计算全志H616数10万次的耗时：
三、实现超声波测距
3.1 使用wiringOP库和时间函数实现超声波测距：
3.2 实现超声波测距（距离小于10cm时蜂鸣器发出警报）：
一、HC-SR04超声波模块原理和硬件接线
1.1 超声波测距原理：
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让它发送波：给Trig端口至少10us的高电平
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开始发送波：Echo信号由低电平跳转到高电平
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接收返回波：Echo信号由高电平跳转回低电平
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计算时间 ：Echo引脚维持高电平的时间！
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开始发送波，启动定时器，接收到返回波，停止计时器
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计算距离 ：测试距离=(高电平时间*声速(340m/s))/2
1.2 超声波时序图：
1.3 HC-SR04超声波模块硬件接线：
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超声波的VCC接到板子上的5V
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超声波的GND接到板子上的GND
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超声波的Trig口对应的物理引脚的3号，其对应的wPi的第0号
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超声波的Echo口对应的物理引脚的5号，其对应的wPi的第1号
二、时间函数
2.1 时间函数gettimeofday()原型和头文件：
#include <sys/time.h>
int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
int 函数返回值，如果成功，gettimeofday 返回 0。如果失败，它返回 -1 并设置 errno 以指示错误。
struct timeval *tv 这是一个指向 timeval 结构体的指针，该结构体用于存储当前时间。timeval 的定义如下：
struct timeval {
time_t tv_sec; /* 秒 */
suseconds_t tv_usec; /* 微秒 */
};
time_t tv_sec 是一个整数，表示自 Unix 纪元（1970年1月1日 00:00:00 UTC）以来的秒数。
suseconds_t tv_usec 是一个整数，表示微秒数（0 到 999,999）。
struct timezone *tz 这是一个指向 timezone 结构体的指针，用于存储时区信息。但在现代系统中，这个参数通常被忽略，因为大多 数系统都使用 UTC 时间，并且不再使用本地时区偏移。这个参数我们通常设置为NULL
/*函数说明：
gettimeofday 是一个 Unix 和 Linux 系统调用，用于获取当前的时间（包括秒和微秒）和时区信息（尽管时区信息在大多数现代系统中可能不太常用）
*/2.2 使用gettimeofday()函数获取当前时间的秒数和微妙数：
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
int main()
{
struct timeval tv;
//int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
if(gettimeofday( &tv, NULL) == 0){ //获取当前时间的秒数和微妙数
printf("自1970-01-01 00:00:00的秒数:%ld\n",tv.tv_sec);
printf("微妙:%ld\n",tv.tv_usec);
}else{
perror("gettimeofday"); //打印出错信息
}
return 0;
}
2.3 使用gettimeofday()函数计算全志H616数10万次的耗时：
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
void cntTest() //全志H616数数十万次
{
int i;
int j;
for(i=0; i<100; i++)
for(j=0; j<1000; j++);
}
int main()
{
struct timeval timeStart;
struct timeval timeStop;
long diffTime;
//int gettimeofday(struct timeval *tv, struct timezone *tz);
gettimeofday( &timeStart, NULL); //获取数数之前的时间
cntTest(); //数数十万次
gettimeofday( &timeStop, NULL); //获取数数之后的时间
//秒之所以要乘以1000000是因为后面加了微妙，所以要将秒转化为微秒 //获取数数十万次的时间
diffTime = 1000000 * (timeStop.tv_sec - timeStart.tv_sec) + (timeStop.tv_usec - timeStart.tv_usec);
printf("全志H616数10万次耗时：%ldus\n",diffTime);
return 0;
}
三、实现超声波测距
3.1 使用wiringOP库和时间函数实现超声波测距：
#include <stdio.h> // 包含标准输入输出库头文件
#include <sys/time.h> // 包含时间相关函数的头文件
#include <wiringPi.h> // 包含wiringPi库的头文件，用于GPIO控制
#include <unistd.h> // 包含标准库函数，如sleep
#include <stdlib.h> // 包含标准库函数，如malloc和free
#define Trig 0 // 定义Trig引脚为0
#define Echo 1 // 定义Echo引脚为1
void startHC()
{
digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig端口发送低电平信号
usleep(5);
digitalWrite(Trig, HIGH); //给Trig端口发送高电平信号
usleep(10);
digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig端口发送低电平信号
}
double getDistance()
{
double dis; //距离
struct timeval Start; //开始时间
struct timeval Stop; //结束时间
startHC(); //给Trig端口10us的高电平
while(!digitalRead(Echo)); //Echo信号由低电平跳转到高电平
gettimeofday(&Start, NULL); //获取时间
while(digitalRead(Echo)); //Echo信号由高电平跳转回低电平
gettimeofday(&Stop, NULL); //获取时间
long diffTime = 1000000 * (Stop.tv_sec - Start.tv_sec) + (Stop.tv_usec - Start.tv_usec); //计算时间差
dis = (double)diffTime/1000000 * 34000 / 2; //计算距离
return dis;
}
int main()
{
double dis; //距离
if(wiringPiSetup() == -1){ //初始化wiringPi库
printf("初始化wiringPi库失败\n");
exit(-1);
}
pinMode(Trig, OUTPUT); //设置超声波Trig引脚为输出模式
pinMode(Echo, INPUT); //设置超声波Echo引脚为输入模式
while(1){
dis = getDistance(); //获取超声波距离
printf("当前超声波距离是：%.2lf\n",dis);
usleep(500000); //每500ms获取一次
}
return 0;
}
3.2 实现超声波测距（距离小于10cm时蜂鸣器发出警报）：
#include <stdio.h> // 包含标准输入输出库头文件
#include <sys/time.h> // 包含时间相关函数的头文件
#include <wiringPi.h> // 包含wiringPi库的头文件，用于GPIO控制
#include <unistd.h> // 包含标准库函数，如sleep
#include <stdlib.h> // 包含标准库函数，如malloc和free
#define Trig 0 // 定义Trig引脚为0
#define Echo 1 // 定义Echo引脚为1
#define Beep 2 // 定义Beep引脚为2
void startHC()
{
digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig端口发送低电平信号
usleep(5);
digitalWrite(Trig, HIGH); //给Trig端口发送高电平信号
usleep(10);
digitalWrite(Trig, LOW); //给Trig端口发送低电平信号
}
double getDistance()
{
double dis; //距离
struct timeval Start; //开始时间
struct timeval Stop; //结束时间
startHC(); //给Trig端口10us的高电平
while(!digitalRead(Echo)); //Echo信号由低电平跳转到高电平
gettimeofday(&Start, NULL); //获取时间
while(digitalRead(Echo)); //Echo信号由高电平跳转回低电平
gettimeofday(&Stop, NULL); //获取时间
long diffTime = 1000000 * (Stop.tv_sec - Start.tv_sec) + (Stop.tv_usec - Start.tv_usec); //计算时间差
dis = (double)diffTime/1000000 * 34000 / 2; //计算距离
return dis;
}
int main()
{
double dis; //距离
if(wiringPiSetup() == -1){ //初始化wiringPi库
printf("初始化wiringPi库失败\n");
exit(-1);
}
pinMode(Trig, OUTPUT); //设置超声波Trig引脚为输出模式
pinMode(Echo, INPUT); //设置超声波Echo引脚为输入模式
pinMode(Beep, OUTPUT); //设置蜂鸣器Beep引脚为输出模式
while(1){
dis = getDistance(); //获取超声波距离
printf("当前超声波距离是：%.2lf\n",dis);
usleep(500000); //每500ms获取一次
if(dis < 10){ //当距离小于10cm时，蜂鸣器发出警报){
printf("警报！当前距离：%.2lf\n",dis);
digitalWrite(Beep, LOW); //打开蜂鸣器
usleep(500000); //延时500ms
digitalWrite(Beep, HIGH); //关闭蜂鸣器
}else{
digitalWrite(Beep, HIGH); //关闭蜂鸣器
}
}
return 0;
}
