GPIO - 通过HCSR04 超声波测量距离

HC-SR04是一款超音波测距的模组，由于形状像两只眼睛，所以常被装在自走车或机械昆虫上，兼俱美观与实用的角色。它的运作方式，首先我们先在TRIG这根GPIO对它toggle high (即pull high再pull low) 。接着HC-SR04会发出8个40k Hz的音波讯号出去，并且将ECHO这根GPIO的讯号pull high。等到音波讯号回来，再将ECHO的GPIO pull low。

假设音速是340 m/s，那么音波在空气中行走1公分所需的时间是340 * 100 * 10^-6 = 29 us。 HC-SR04的音波从发射出到折回是两段距离，所以HC-SR04与目标物的距离是 (time / 29) / 2 = time / 58。 HC-SR04的工作电压是5V，为了避免ECHO这根GPIO在pull high的5V电压会损坏Ameba的GPIO，所以我们需要做降压的动作，底下是使用电阻降压的方式：

AMB82 MINI 接线图：

其中电阻只要取适当大小，比例为1:2，任何电阻值都可以，但不推荐太高的值。 HC-SR04的TRIG这根GPIO可以辨别3.3V的电压，所以不需要特地做电压转换。

如果不想使用电阻，也可以使用Level converter。以TXB0108 8 channel level converter为例：

AMB82 MINI 接线图：

程式的部份，打开“File” -> “Examples” -> “AmebaGPIO” -> “HCSR04_Ultrasonic”

编译并上传到Ameba，完成之后按下Reset按钮。打开Serial Monitor，可以看到每两秒量出一笔数据。

因为HC-SR04使用超音波反射的方式，所以如果遇到表面粗糙或柔软，音波可能会散射或被吸引，因而影响实验数据，所以可以先找表面平整的物体做测试。

每次测量时，将TRIG pin pull high 10us之后再pull low告诉HC-SR04准备测量:

digitalWrite(trigger_pin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigger_pin, LOW);

之后使用pulseIn测量ECHO pin pull high的时间

duration = pulseIn (echo_pin, HIGH);

再根据公式算出距离并印在Serial Monitor上

distance = duration / 58;