树莓派开发（一）——HC-SR04传感器

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环境：
树莓派3b
2020-02-13-raspbian-buster-full

前期准备

烧录系统

利用Win32DiskImager.exe工具，选择好镜像文件和TF卡，点write等待，就完成了。

远程连接

由于贫穷的限制，我没有专门的显示器连接树莓派。所以只能通过远程连接。

很奇怪我尝试用WIFI连接的时候，并没有连上。所以我插了根网线直连。192.168.1.1查到树莓派的ip，新建ssh文件总是被删，所以建了个ssh文件夹，通过putty连接。

初始账号密码：

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pi
raspberry

连接后再

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sudo raspi-config

进入设置页面更改分辨率，打开VNC，并且以防万一再次打开ssh。

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Advanced Options -> Resolution -> DMT Mode 82 1920×1080 60Hz 16:9

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Interfacing Options -> SSH
Interfacing Options -> VNC

然后可以通过VNC打开图形化界面了。

WiringPi安装

我这里的WiringPi原本就是安装好的，所以不需要再次安装。
网上有很多安装教程，就不过多赘述了。

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gpio -v
gpio readall

查看板子型号和引脚信息。

HC-SR04

这个传感器的作用是超声波测距。

HC-SR04模块一共有4个引脚，分别是Vcc（高电平），GND（低电平），Trig（触发测距）以及Echo（返回测距结果）。


下图是 HC-SR04的时序图。

这个图表明，只需为Trig引脚提供一个10uS以上的高电平脉冲触发信号，模块会自动将Echo脚设置为高电平。该模块内部将发出8个40kHz周期电平，即输出超声波，并检测回波。

一旦检测到有回波信号则输出回响信号。接收到之后Echo脚会自动变成低电平，从而完成一次测距。

回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。

由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。只需要测量Echo脚为高电平的时间，然后乘上声速/2就可以了。

HC-SR04引脚 树莓派引脚 说明
Vcc 2 5V电压
Trig 38 GPIO.20
Echo 40 GPIO.21
Gnd 39 Gnd

python代码：

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# -*-coding:utf-8 -*-
import RPi.GPIO as GPIO
import time

Trig_Pin = 20
Echo_Pin = 21

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(Trig_Pin, GPIO.OUT, initial = GPIO.LOW)
GPIO.setup(Echo_Pin, GPIO.IN)

time.sleep(2)

def checkdist():
    GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.HIGH)
    time.sleep(0.00015)
    GPIO.output(Trig_Pin,GPIO.LOW)
    while not GPIO.input(Echo_Pin):
        pass
    t1 = time.time()
    while GPIO.input(Echo_Pin):
        pass
    t2 = time.time()
    return (t2-t1)*340*100/2

try:
    while True:
        print 'Distance:%0.2f cm' % checkdist()
        time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
    GPIO.cleanup()

注：
1.第8行：在RPi.GPIO中，同时支持树莓派上的两种GPIO引脚编号。

第一种编号是BOARD编号，这和树莓派电路板上的物理引脚编号相对应。使用这种编号的好处是，你的硬件将是一直可以使用的，不用担心树莓派的版本问题。因此，在电路板升级后，你不需要重写连接器或代码。

第二种编号是BCM规则，是更底层的工作方式，它和Broadcom的片上系统中信道编号相对应。在使用一个引脚时，你需要查找信道号和物理引脚编号之间的对应规则。对于不同的树莓派版本，编写的脚本文件也可能是无法通用的。

你可以使用下列代码（强制的）指定一种编号规则：

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GPIO.setmode(GPIO.BOARD)

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

2.第9~10行：引脚设置
在使用一个引脚前，你需要设置这些引脚作为输入还是输出。配置一个引脚的代码如下：

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# 将引脚设置为输入模式
GPIO.setup(channel, GPIO.IN)

# 将引脚设置为输出模式
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)

# 为输出的引脚设置默认值
GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

将Trig设置为输出，并为其设置初始值为高电平。
将Echo设置为输入。

3.第15~17行：设置引脚的输出状态

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GPIO.output(channel, state)

其中通道是基于指定的编号系统（BOARD或BCM）的通道编号。

状态可以是0 / GPIO.LOW / False或1 / GPIO.HIGH / True。

设置输出高电平：

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GPIO.output(12, GPIO.HIGH)

GPIO.output(12, 1)

GPIO.output(12, True)

设置输出低电平：

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GPIO.output(12, GPIO.LOW)

GPIO.output(12, 0)

GPIO.output(12, False)

先给Trig引脚一个高电平脉冲，sleep 15Us（大于10uS即可）。

4.第18~19行：读取GPIO引脚的值

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GPIO.input(channel)

其中通道是基于指定的编号系统（BOARD或BCM）的通道编号。
这将返回0 / GPIO.LOW / False或1 / GPIO.HIGH / True。

如果没有读取到Echo引脚的值就pass。

5.第20行：开始计时

6.第21行：读取到了Echo引脚的值，pass。

7.第23行：计时结束。

8.第24行：计算距离。

效果：

这个程序还有很多不完善的地方，比如Echo引脚电平设置出错等没有防护措施等。还可以继续优化。