一、工作原理回顾
1.1 HC-SR04模块工作流程
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STM32 HC-SR04模块 │ │ │────Trig高电平(≥10μs)───→│ 1. 接收到触发信号 │ │ │ │ 2. 自动发射8个40kHz方波 │ │ │←────Echo高电平──────────│ 3. 发射完成，Echo拉高 │ (持续时间=超声波往返时间) │ │ │ │ │ 4. 收到回波，Echo拉低 │←────Echo低电平──────────│
关键点：Echo引脚高电平的持续时间，就是超声波从发射到返回的完整时间。
1.2 距离计算公式
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距离(cm) = 高电平时间(μs) × 声速(cm/μs) / 2 常温(25℃)下：声速 ≈ 343m/s = 0.0343 cm/μs 简化公式：距离(cm) = 高电平时间(μs) / 58
简化公式的推导：0.0343/2 = 0.01715，倒数约为58.3。
1.3 输入捕获测时原理
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定时器时钟: 1MHz (1个计数周期=1μs) Echo信号: ────────┐ ┌──────── │ │ │ 高电平持续时间 │ │ (如: 5800μs) │ ────────────┴────┴────────────────────┴────┴────→ 捕获事件: ↑上升沿捕获 ↑下降沿捕获 记录CNT=1000 记录CNT=6800 高电平时间 = 6800 - 1000 = 5800μs 距离 = 5800 / 58 = 100cm
定时器以1MHz的频率计数（每μs加1），在Echo信号的上升沿和下降沿分别记录计数值，差值就是高电平持续的时间。
一句话总结：输入捕获 = 硬件自动给信号跳变打时间戳。
二、硬件连接
| HC-SR04引脚 | 连接到STM32 | 说明 |
|---|---|---|
| VCC | 5V | 注意：HC-SR04需要5V供电 |
| GND | GND | 共地 |
| Trig | PA0（任意GPIO） | 触发信号输出 |
| Echo | PA6（TIM3_CH1） | 必须接到定时器的捕获通道引脚 |
重要：Echo引脚输出的是5V高电平，STM32的GPIO耐受5V才能直连。如果不确定，建议用电平转换电路或串联1kΩ电阻分压保护。
三、CubeMX配置
3.1 基础配置
新建工程，选择芯片（如STM32F103C8T6）
RCC：HSE设为"Crystal/Ceramic Resonator"
SYS：Debug设为"Serial Wire"
定时器3配置（输入捕获）
为什么用TIM3？TIM3是通用定时器，有4个捕获通道，选择它是因为其通道1（PA6）正好可以用。
USART1配置（调试用）
PA6（Echo）已被定时器自动配置，不需要单独设置。
GPIO配置时钟树配置
四、调试要点与常见问题
5.1 时序检查清单
| 检查项 | 正常值 | 异常排查 |
|---|---|---|
| Trig高电平时间 | ≥10μs | 检查延时函数是否准确 |
| Echo高电平时间 | 200μs~24ms（对应3~400cm） | 超出范围说明测量异常 |
| 测量间隔 | ≥60ms | 太短会导致回波干扰 |
5.2 常见问题及解决
| 问题现象 | 可能原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 始终返回0 | Echo引脚连接错误 | 确认Echo接到了TIM3_CH1（PA6） |
| 测量值跳动大 | 未做滤波 | 连续测5次取平均 |
| 近距离测不准 | 模块盲区（2-4cm） | 软件屏蔽<200μs的结果 |
| 长时间运行卡死 | 超时处理缺失 | 加入上面代码中的超时机制 |
| 串口无输出 | 波特率不匹配 | 确认115200且接线正确 |
