探讨STM32F407+KS103超声波模块测距

本文介绍基于STM32F407的KS103超声波模块的使用，包含使用注意事项以及代码配置，同时会附上本人在开发时遇到的问题以及解决方法。

KS103模块使用串口/IIC接口与主机通信，自动响应主机的iic/串口控制指令。

包含温度补偿的距离探测，同时可以在1ms内检测光强。

探测范围 1cm～800cm及 1cm～1000cm(10 米)

5s 未收到 I2C 控制指令自动进入 uA 级休眠，并可随时被主机 I2C 控制指令唤醒

TTL串口模式

在 KS103 上连线引脚上标识有：VCC、SDA/TX、SCL/RX、GND 及 MODE。模块在上电之前，MODE 需要接 0V 地，上电后模块将工作于 TTL 串口模式。如果KS103在上电后再将 MODE 引脚接 0V 地，模块将仍然工作于 I2C 模式。因此，TTL 串口模式时需要 5 根线来控制，其中 VCC 用于连接+5V（3.0～5.5V 范围均可）电源（1），GND用于连接电源地，SDA/TX 连接 MCU 或 USB 转 TTL 模块的 RXD，SCL/RX 引脚连接 MCU 或USB 转 TTL 模块的 TXD 。

在使用时最好使用5V标准电压，电压低会影响量程。

新到手的模块默认串口地址是0xE8，可修改。

这里本人被坑了，因为我到手的模块是别人用过的，被修改了地址但是不和我说，就是调试不出来。

当然也是我偷懒了，模块在上电的时候背面的LED会闪烁，告诉用户自身的地址，我没在意。上电后快闪两下是代表二进制的“1”，慢闪一下代表“0”，一共八位，盯着记录就能获得其地址。

串口模式很占用串口资源，我并没有使用该模式进行开发，仅仅使用了官方的上位机进行测试，鉴定模组的好坏。

确认模组没问题，选用IIC接口进行开发，这样一条总线可以挂载多个模块，只需要总线寻址便可。

I2C 模式

在使用iic模式时，硬件需要注意几点：

SCL 及 SDA 线均需要由主机接一个 4.7K（阻值 1～10K 均可）电阻到 VCC ；I2C 通信速率建议不要高于 100kbit/s （因为模块的iic最大速率只有100K）。

直接从代码开始：

因为对速度要求不高，而且为了移植方便，采用软件模拟iic。其实为了偷懒，模拟简单呀。

老规矩，初始化iic。

void IIC_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);//使能GPIOB时钟 //GPIOB8,B9初始化设置 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;//普通输出模式 GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉 GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化 IIC_SCL=1; IIC_SDA=1; }

写iic控制函数，老掉牙的东西，全网都有。

//产生IIC起始信号 void IIC_Start(void){ SDA_OUT(); //sda线输出 IIC_SDA=1; IIC_SCL=1; delay_us(10); IIC_SDA=0;//START:when CLK is high,DATA change form high to low delay_us(10); IIC_SCL=0;//钳住I2C总线，准备发送或接收数据 } //产生IIC停止信号 void IIC_Stop(void){ SDA_OUT();//sda线输出 IIC_SCL=0; IIC_SDA=0;//STOP:when CLK is high DATA change form low to high delay_us(10); IIC_SCL=1; IIC_SDA=1;//发送I2C总线结束信号 delay_us(10); } //等待应答信号到来 //返回值：1，接收应答失败 // 0，接收应答成功 u8 IIC_Wait_Ack(void){ u8 ucErrTime=0; SDA_IN(); //SDA设置为输入 IIC_SDA=1;delay_us(6); IIC_SCL=1;delay_us(6); while(READ_SDA) { ucErrTime++; if(ucErrTime>250) { IIC_Stop(); return 1; } } IIC_SCL=0;//时钟输出0 return 0; } //产生ACK应答 void IIC_Ack(void){ IIC_SCL=0; SDA_OUT(); IIC_SDA=0; delay_us(10); IIC_SCL=1; delay_us(10); IIC_SCL=0; } //不产生ACK应答 void IIC_NAck(void){ IIC_SCL=0; SDA_OUT(); IIC_SDA=1; delay_us(10); IIC_SCL=1; delay_us(10); IIC_SCL=0; } //IIC发送一个字节 //返回从机有无应答 //1，有应答 //0，无应答 void IIC_Send_Byte(u8 txd){ u8 t; SDA_OUT(); IIC_SCL=0;//拉低时钟开始数据传输 for(t=0;t<8;t++) { IIC_SDA=(txd&0x80)>>7; txd<<=1; delay_us(10); //对TEA5767这三个延时都是必须的 IIC_SCL=1; delay_us(10); IIC_SCL=0; delay_us(10); } } //读1个字节，ack=1时，发送ACK，ack=0，发送nACK u8 IIC_Read_Byte(unsigned char ack){ unsigned char i,receive=0; SDA_IN();//SDA设置为输入 for(i=0;i<8;i++ ) { IIC_SCL=0; delay_us(10); IIC_SCL=1; receive<<=1; if(READ_SDA)receive++; delay_us(5); } if (!ack) IIC_NAck();//发送nACK else IIC_Ack(); //发送ACK return receive; }

写KS103的控制函数

u8 KS103_ReadOneByte(u8 address, u8 reg) { u8 temp=0; IIC_Start(); IIC_Send_Byte(address); //发送低地址 IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(reg); //发送低地址 IIC_Wait_Ack(); IIC_Start(); IIC_Send_Byte(address + 1); //进入接收模式 IIC_Wait_Ack(); delay_us(50); //增加此代码通信成功！！！ temp=IIC_Read_Byte(0); //读寄存器3 IIC_Stop();//产生一个停止条件 return temp; } void KS103_WriteOneByte(u8 address,u8 reg,u8 command) { IIC_Start(); IIC_Send_Byte(address); //发送写命令 IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(reg);//发送高地址 IIC_Wait_Ack(); IIC_Send_Byte(command); //发送低地址 IIC_Wait_Ack(); IIC_Stop();//产生一个停止条件 }

这里依照了模块的指令发送流程：

探测指令从 0x01 到 0x2f，数值越大，信号增益越大。

获取距离数据

KS103_WriteOneByte(0XD2,0X02,0XB0); delay_ms(100); range1 = KS103_ReadOneByte(0xD2, 0x02); range2 = KS103_ReadOneByte(0xD2, 0x03);

每一帧的探测指令格式为：

KS103_WriteOneByte(0XD2,0X02,0XB0);中，0xd2为模块的地址，02为寄存器地址，0xB0为控制命令。

在发送探测指令后需要等待一段时间才可通过iic总线获取数据，过早的查询总线会获得0XFF。在读取总线数据时除了需要发送模块iic的地址，还需要将模块iic的地址加1，而且在之后必须要等待，才能获取完整的数据。因为返回的是16位数据，所以这里我采用执行两次KS103_ReadOneByte（）函数。

在这些都处理完之后我将采集到的数据输出到串口，发现并不能成功，range1和range2的值并不变。最后发现我是用的是0xBC探测指令，最大耗时87MS，而我只延时50ms。通过修改探测指令和延时时间均可解决问题。