目的：我手上有STM32F407ZET6开发板和HC-SR04的超声波模块，串口线，电脑。现在超声波的Trig接PB6、 Echo接PE6。超声波测得距离通过串口一在电脑端串口调试助手上显示出来，用hal库和cubemx来实现。

第一步：STM32CubeMX配置（图形化生成基础代码）

这是整个开发的基础，按照你的引脚定义来配置。

1. 新建工程与芯片选择：打开CubeMX，新建工程，搜索并选择你的芯片 STM32F407ZET6。

2. 配置时钟源 (RCC)：

   • 在 System Core -> RCC 中，将 High Speed Clock (HSE) 设置为 Crystal/Ceramic Resonator。这是为了使用你开发板上的外部晶振，以获得精确的时钟。

3. 配置时钟树 (Clock Configuration)：

   • 在 Clock Configuration 标签页，将 HCLK 设置为 168 MHz（这是STM32F407的最高主频）。CubeMX会自动计算分频系数，确保配置无误即可。

4. 配置串口1 (USART1)：

   • 在 Connectivity -> USART1 中，将 Mode 设置为 Asynchronous（异步通信）。

   • 在下方 Parameter Settings 中，通常保持默认的 9600 Bits/s、8位数据、无校验、1位停止位。你电脑端的串口助手需要和这个设置保持一致。

   • 此时，CubeMX会自动将USART1的TX和RX引脚分配到开发板上对应的引脚（通常是PA9和PA10）。

5. 配置超声波Trig引脚 (PB6)：

   • 在 Pinout 视图或 System Core -> GPIO 中，找到 PB6 引脚。

   • 将其设置为 GPIO_Output 模式。这个引脚将用于给超声波模块发送触发信号。

6. 配置超声波Echo引脚 (PE6)（核心！）：

   • Echo引脚需要测量高电平脉冲宽度，这是通过定时器的输入捕获功能实现的。我们选择任意一个空闲定时器，配置如下：TIM9

   • 在 Timers -> TIM9 中，将 Channel1 设置为 Input Capture direct mode。  在 Timers -> TIM9 中，将 Channel2 设置为 Input Capture direct mode。

   • 在 Parameter Settings 中，进行最关键的三步配置：

     • 预分频器 (Prescaler)：我们希望定时器每计数一次代表1微秒。系统时钟是168MHz，APB2定时器时钟通常也是168MHz。所以预分频器值需要设置为 168-1 = 167，这样定时器计数频率就变成了 168MHz / 168 = 1MHz，即每1微秒计数器加1。

     • 计数器周期 (Counter Period)：设置为最大值 65535。这决定了我们最大能测量的时间，在1MHz计数频率下，约为65.5毫秒，足够覆盖HC-SR04的有效量程。

     • 触发极性 (Polarity Selection)：先保持默认的 Rising Edge（上升沿触发），我们会在代码中动态切换它。

   • 在 NVIC Settings 中，务必勾选 TIM9 global interrupt 的中断使能，否则捕获不到信号。

7. 生成代码：

   • 在 Project Manager 中，设置好工程名、路径和IDE（MDK-ARM）。

   • 点击 GENERATE CODE，生成初始工程。

💻 第二步：编写应用程序代码（在Keil中实现逻辑）

生成代码后，用Keil打开工程，我们需要添加自己的逻辑。

1. 添加printf支持（方便调试）：

   • 在 usart.c 文件的 /* USER CODE BEGIN 0 */ 和 /* USER CODE END 0 */ 之间，添加fputc函数的重定向代码：

     c

     /* USER CODE BEGIN 0 */
     #include <stdio.h>
     int fputc(int ch, FILE *f)
     {
       HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
       return ch;
     }
     /* USER CODE END 0 */

   • 别忘了在 usart.h 中包含头文件 #include <stdio.h>。

2. 编写超声波驱动逻辑：
   在 main.c 文件的 /* USER CODE BEGIN 0 */ 区域，添加以下全局变量和函数定义：

   c

   /* USER CODE BEGIN 0 */
   // 用于存储捕获时间和状态的全局变量
   static uint32_t ic_rising_tick = 0;
   static uint32_t ic_falling_tick = 0;
   static uint8_t ic_capture_complete = 0;
   static uint8_t ic_capture_state = 0; // 0: 等待上升沿, 1: 等待下降沿
   
   // 微秒级延时函数 (使用SysTick实现)
   void delay_us(uint32_t us)
   {
       uint32_t tick = HAL_GetTick();
       uint32_t wait_tick = us / 1000; // 粗略转换，如果需要精确us延时，建议使用定时器
       while((HAL_GetTick() - tick) < wait_tick);
   }
   
   // 发送Trig触发信号
   void HCSR04_Trigger(void)
   {
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
       delay_us(20);  // 触发脉冲 >10us
       HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
   }
   
   // 定时器输入捕获中断回调函数 (由HAL库自动调用)
   void HAL_TIM_IC_CaptureCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
   {
       if (htim->Instance == TIM9)
       {
           if (ic_capture_state == 0) // 捕获到上升沿
           {
               ic_rising_tick = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
               // 将捕获极性改为下降沿，准备捕获脉冲结束
               __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);
               ic_capture_state = 1;
           }
           else if (ic_capture_state == 1) // 捕获到下降沿
           {
               ic_falling_tick = HAL_TIM_ReadCapturedValue(htim, TIM_CHANNEL_1);
               // 将捕获极性改回上升沿，以备下次触发
               __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(htim, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
               ic_capture_state = 0;
               ic_capture_complete = 1; // 标记一次测量完成
           }
       }
   }
   /* USER CODE END 0 */

3. 在主函数中实现测距循环：
   在 main 函数的 /* USER CODE BEGIN 2 */ 和 /* USER CODE BEGIN WHILE */ 部分添加代码：

   c

   int main(void)
   {
       HAL_Init();
       SystemClock_Config();
       MX_GPIO_Init();
       MX_USART1_UART_Init();
       MX_TIM9_Init();
   
       /* USER CODE BEGIN 2 */
       printf("HC-SR04 Ultrasonic Ranging Test Started...\r\n");
       // 启动定时器的输入捕获中断
       HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim9, TIM_CHANNEL_1);
       /* USER CODE END 2 */
   
       while (1)
       {
           /* USER CODE BEGIN WHILE */
           // 1. 发送触发信号
           HCSR04_Trigger();
   
           // 2. 等待捕获完成，设置超时防止死锁 (5ms超时)
           uint32_t timeout = HAL_GetTick();
           while (ic_capture_complete == 0)
           {
               if ((HAL_GetTick() - timeout) > 5) {
                   break; // 超时，跳出等待
               }
           }
   
           // 3. 如果捕获完成，计算并打印距离
           if (ic_capture_complete)
           {
               // 计算高电平持续时间，单位微秒 (因为定时器配置为1MHz)
               uint32_t pulse_width_us = 0;
               if (ic_falling_tick >= ic_rising_tick) {
                   pulse_width_us = ic_falling_tick - ic_rising_tick;
               } else {
                   // 处理定时器溢出情况（如果测量距离很长，这里需要更复杂的逻辑）
                   // 本例中，F407的主频和计数器周期足以覆盖近距离，暂不处理溢出。
                   pulse_width_us = ic_falling_tick + (65535 - ic_rising_tick);
               }
   
               // 计算距离，公式：距离(cm) = 脉冲时间(us) * 0.034 / 2
               float distance = pulse_width_us * 0.017; // 0.017 = 340m/s / 2 / 1000000 * 100
               printf("Distance: %.2f cm\r\n", distance);
   
               // 清除完成标志，准备下一次测量
               ic_capture_complete = 0;
           }
           else
           {
               printf("Measurement timeout.\r\n");
               ic_capture_complete = 0; // 清除标志，准备下次
               ic_capture_state = 0; // 重置状态机
               // 确保捕获极性是上升沿
               __HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim9, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);
           }
   
           HAL_Delay(200); // 两次测量间隔建议大于60ms[citation:2][citation:6]
           /* USER CODE END WHILE */
       }
   }

⚠️ 第三步：接线与测试

1. 硬件接线：

   • HC-SR04的 VCC 接开发板的 3V3。

   • HC-SR04的 GND 接开发板的 GND。

   • HC-SR04的 Trig 接开发板的 PB6。

   • HC-SR04的 Echo 接开发板的 PE6。

   • 特别注意：HC-SR04是5V逻辑，而STM32是3.3V逻辑。虽然STM32的IO口通常容忍5V，但最稳妥的做法是在Echo引脚上加一个电阻分压（例如1k和2k电阻）将5V降到3.3V左右。

2. 编译下载：编译代码，下载到开发板。

3. 打开串口助手：设置波特率为9600，打开对应串口。你应该能看到不断打印出的距离数据

四、总结问题

图片1：串口一直打印"Measurement timeout."

text

Measurement timeout.
Measurement timeout.
Measurement timeout.
...

当时诊断：程序在跑，但Echo没信号，怀疑硬件或配置问题。

---

图片2：TIM9 Prescaler: 0

text

TIM9 Prescaler: 0
TIM9 Period: 65535

当时诊断：预分频器没生效！计数频率168MHz（太快），计数器很快溢出，导致捕获失败。

解决：在tim.c里手动加htim9.Instance->PSC = 167;，Prescaler终于变成167。

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图片3：Echo一直打印0

text

Echo: 0
Echo: 0
Echo: 0
...

当时诊断：硬件信号没到PE6？但标准库代码能工作，证明硬件没问题 → 问题锁定在HAL库配置。

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图片4：TIM9_CH1配置截图（第一次检查引脚）

text

TIM9_CH1
PE6
...

当时判断：引脚配置正确，继续排查中断。

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图片5：关键转折点——TIM9_CH2配置截图

text

TIM9_CH2
PE6
...

真相大白：原来PE6配的是 TIM9_CH2，但代码里一直用 TIM9_CH1！

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🎯 最终原因总结

问题层面	具体原因	发现时间
预分频器	CubeMX生成的代码里Prescaler=0，导致计数频率168MHz（太快）	图片2
引脚配置	PE6实际配成 TIM9_CH2，但代码里用的是 TIM9_CH1	图片5（关键！）

一句话总结：硬件信号进了CH2的门，软件却在CH1门口等，加上预分频器没生效，双重bug导致中断方式一直失败。

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✅ 解决方案

改代码（最快）：把代码里所有 TIM_CHANNEL_1 改成 TIM_CHANNEL_2

改CubeMX配置：把PE6从CH2改成CH1，重新生成代码