K210(SiPEED MaixBit)MicroPython使用参考（八、超声模块HC-SR04驱动）

1.HC-SR04是一款极其常见的超声测距模块，便宜又好买，探测距离短至2cm，远至4m。如图，有4个引脚，电源2个，目前新版本支持3.3和5V电压，Trig是触发引脚，Echo是回声(检测)引脚，可看作是数据引脚。

其时序图如下：

给Trig引脚一个10us以上的高电平，启动模块发出8个40kHz的超声脉冲，超声脉冲遇到物体会反射进入模块，而此时模块Echo会输出一个高电平，其持续时间即为超声波从发射到返回的时间，进而得到检测距离distance=(高电平时间tc*声速(340m/s))/2=tc(us)*0.017(cm)。

2.以下代码只有一个可被调用的函数getDistance()，用来获得检测距离。将该文件保存为HCSR04.py（注意是大写），并“发送文件到开发板”以备调用。

from time import sleep_us, ticks_us
class HCSR04():
    def __init__(self, trig, echo):
        self.trig = trig
        self.echo = echo
    def getDistance(self):
        distance = 0
        self.trig.value(1)
        sleep_us(11)
        self.trig.value(0)
        while self.echo.value() == 0:
            pass
        if self.echo.value() == 1:
            ts = ticks_us()  # 开始时间
            while self.echo.value() == 1:
                pass
            te = ticks_us()  # 时间结束
            tc = te - ts
            distance = tc * 0.017  # 距离计算（单位： cm）
        return distance

分别将超声模块的Trig和Echo连接到开发板的6、7脚，接3.3V电源。运行以下代码，在“串口终端”里，按照1秒的周期打印距离值，单位是cm：

from fpioa_manager import fm
from Maix import GPIO
from HCSR04 import HCSR04
import time
#引脚配置
fm.register(6, fm.fpioa.GPIO0)
fm.register(7, fm.fpioa.GPIO1)

Trig = GPIO(GPIO.GPIO0, GPIO.OUT)
Echo = GPIO(GPIO.GPIO1, GPIO.IN)

HC = HCSR04(Trig, Echo)
while (1):
   distance = HC.getDistance()
   print( distance, 'cm')
   time.sleep(1)

3.MaixPy自带modules.ultrasonic，即超声波测距模块，代码要更简练一些，通过设置unit = ultrasonic.UNIT_INCH还可输出英制单位值，不管是cm和英寸，输出结果都是整数。特别要指出的是，原程序只适用于柴火的Grove模块，因其只有1个信号引脚SIG（即Echo），和HC-SR04并不相同，如果直接运行原程序，会出现OSError：time out错误（无数据时产生的错误），如下所示：

其原因就是未给Trig信号，导致模块没有发出超声波，为此，可采取变通的方法，在原程序中人为增加Trig控制信号，高电平持续11us后再次拉低：

    Trig.value(1)
    time.sleep_us(11)
    Trig.value(0)

同时将结果显示到屏上，先import lcd，随后lcd.init()，使用lcd.draw_string方法。好处是无需字库，但缺点是不能调整字体大小。全部代码如下：

from fpioa_manager import *
from modules import ultrasonic
from Maix import GPIO
import time
import lcd
lcd.init()
#引脚配置
fm.register(6, fm.fpioa.GPIO0)
fm.register(7, fm.fpioa.GPIO1)
Trig=GPIO(GPIO.GPIO0, GPIO.OUT)
device = ultrasonic(fm.fpioa.GPIO1)
Trig.value(1)
while True:
    Trig.value(1)
    time.sleep_us(11)
    Trig.value(0)
    distance = device.measure(unit =  ultrasonic.UNIT_CM, timeout = 30000)
    lcd.draw_string(120, 100, "{} cm".format(distance))
    print(distance,'cm')
    time.sleep(1)

官网上demo用的GPIOHS，即高速端口，其实大可不必，如上程序，改为GPIO亦可，已得以验证。

4.Roberto(rsc1975)在GitHub - rsc1975/micropython-hcsr04: Micropython driver for ultrasonic sensor HC-SR04

上发布了一个HC-SR04的驱动，是基于ESP866/ESP32的，比较规范严谨，里面的定时用到了time_pulse_us，这个是在machine包里面的，K210并不支持，相比来说，上面定时所用的ticks_us方法要更通用。

5.众所周知，超声模块测距精度不高，其中原因之一就是没有考虑到不同温度下声音传播速度并不相同，特别是距离较远时误差增大，因此所设参数应该适当调整，如下：

温度	-20	-10	0	10	20	30	40
声速	319	325	331	337	343	349	355
tc*参数	0.016	0.016	0.017	0.017	0.017	0.017	0.018