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前言
一、HC-SR04超声波测距
0.超声波测距原理
✒️如何使HC-SR04发送超声波
✒️如何接收超声波返回
✒️如何通过时间算出距离
1.Linux的获取时间gettimeofday()
✒️timeval结构体
✒️gettimeofday()函数
2.利用gettimeofday()计算时间，实现超声波测距
二、SG90舵机
0.驱动SG90舵机原理
1.Linux的定时器
✒️itimerval结构体
✒️setitimer()函数
2.实现舵机全向转动
前言
在上篇已经刷好了Armbian系统，安装wiringPi完成基本的开发环境准备，接下来就是基于WiringPi配合常用模块来了解了解angePi的基本外设 — 通用输入输入设备GPIO、串口UART、IIC协议等。
一、HC-SR04超声波测距
0.超声波测距原理
《第二篇 树莓派基本外设基础》— 树莓派实现
《第三篇 SG90舵机和HC-SR04测距》— 51实现
（在上面的文章里，已经记录了HC-SR04的测距原理，这里简单略过）
具体体现在代码中，只需要知道以下关键信息：
✒️如何使HC-SR04发送超声波
向TRIG引脚发送一个10us 的脉冲信号（高电平），开始发送超声波
✒️如何接收超声波返回
开始发送波的同时，ECHO会被置为高电平直到波返回，置为低电平
（ECHO持续高电平的时间 = 超声波往返路程的花费的时间）
✒️如何通过时间算出距离
已知波在空气中传播速度为340 m/s。通过路程=速度×时间计算得出
1.Linux的获取时间gettimeofday()
✒️timeval结构体
✒️gettimeofday()函数
获取当前时间到新纪元时间Epoch的距离时间（可精确到微妙）
Epoch是指定为1970年1月1日0时0分0秒的格林威治时间
（也就是说该函数能获取当前时间距离1970年1月1日0时0分0秒那一刻xxxxxx秒xxxxxx微妙）
2.利用gettimeofday()计算时间，实现超声波测距
（模块坏了，没接上测试）
#include<wiringPi.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/time.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define TRIG 23
#define ECHO 25
void init_hardware(){
int retn;
retn=wiringPiSetup();
if(retn < 0){
perror("init hardware");
exit(-1);
}
}
void init_pins(){
pinMode(ECHO,INPUT);
pinMode(TRIG,OUTPUT);
}
float measure_distance(){
long start_usec,stop_usec;
struct timeval rawtime1,rawtime2;
float distance;
digitalWrite(TRIG,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIG,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG,LOW);//start send ultrasonic
// printf("%d\n",digitalRead(ECHO));
while(!(digitalRead(ECHO) == 1));
gettimeofday(&rawtime1, NULL);
while(!(digitalRead(ECHO) == 0));//low
gettimeofday(&rawtime2,NULL);
start_usec =rawtime1.tv_sec*1000000+rawtime1.tv_usec;
stop_usec =rawtime2.tv_sec*1000000+rawtime2.tv_usec;
distance=(float)(stop_usec-start_usec)/1000000*17000;
return distance;
}
int main(){
float distance;
init_hardware();
init_pins();
while(1){
distance = measure_distance();
printf("%0.2f cm\n",distance);
delay(1000);
}
return 0;
}
二、SG90舵机
0.驱动SG90舵机原理
在前面的文章里，已经记录了SG90的相关信息，这里简单略过
体现在代码中，需要以下关键信息
1.Linux的定时器
✒️itimerval结构体
✒️setitimer()函数
设置定时器，可精确到us（微秒）级别，比alarm()函数精度更高
🔖参数①：which指定定时器的定时方式（传下面三个宏）
| ITIMER_REAT | 根据实际时间倒计时，到达时间发送SIGALRM信号 |
| ITIMER_VIRTUAL | 根据进程消耗的用户模式CPU时间进行倒计时，到达发送SIGVTALRM信号 |
| ITIMER_PROF | 根据进程消耗的总CPU时间（即用户和系统）进行倒计时 |
🔖参数②：new_value
传入参数，表示定时的时长（传已初始化的itmerval结构体地址）
🔖参数③：old_value
传出参数，表示上一次定时剩余的时间（一般传NULL即可）
2.实现舵机全向转动
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <signal.h>
#include <wiringPi.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define SG90 25
int angle = 0; //初始化角度为0度。0-0度 1-45度 2-90度 3-135度 4-180度
/* 初始化硬件 */
void init_hardware(){
if(wiringPiSetup() == -1){
perror("init");
exit(-1);
}else{
pinMode(SG90,OUTPUT);
}
}
/* 信号处理函数：主要实现控制SG90的转向 */
void signalHandler(int signum){
static int i = 0;
if(i > angle){ //angle=0时，i=0不满足条件，拉高电平得到0.5ms高电平转至0度
digitalWrite(SG90,LOW);
}else{ //angle=2，i=0 i=1均不满足条件，拉高电平得到1ms高电平转到40度
digitalWrite(SG90,HIGH);
} //angle=2，i=0 i=1 i=2均不满足条件，拉高电平得到1.5ms高电平转到90度
if(++i == 40){ //其他角度以此类推
i = 0;
}
}
/* 初始化定时器 */
void init_timer(){
struct itimerval timer;
timer.it_interval.tv_sec = 0;
timer.it_interval.tv_usec = 500; //每0.5ms定时到期一次
timer.it_value.tv_sec = 1;
timer.it_value.tv_usec = 0; //1s后启动定时器
if(setitimer(ITIMER_REAL,&timer,NULL) == -1){
perror("set timer");
exit(-1);
}
signal(SIGALRM,signalHandler); //捕获SIGALRM信号
}
int main(){
init_hardware();
digitalWrite(SG90,LOW);
init_timer();
while(1){
printf("input 1-0,2-45,3-90,4-135,5-180\n");
scanf("%d",&angle);
}
return 0;
}
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