一、系统架构设计
1. 硬件组成
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核心控制器：STM32F4系列（如F429，支持多定时器级联）
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超声波模块：HC-SR04（每路需Trig+Echo引脚）
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触发电路：GPIO推挽输出（驱动能力≥20mA）
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回波处理：输入捕获+滤波电路（RC低通滤波）
2. 多路复用方案
| 方案 | 资源占用 | 实时性 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 独立定时器 | 每路1定时器 | 最高 | 工业级高精度测量 |
| 定时器级联 | 1定时器+通道 | 中 | 中小型系统 |
| DMA+软件轮询 | 1定时器 | 低 | 低成本方案 |
二、硬件连接示例（以4路为例）
STM32F429 HC-SR04模块1 HC-SR04模块2
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TIM1_CH1 (PA8) Trig1 (PB0) Trig2 (PB1)
TIM1_CH2 (PA9) Echo1 (PB2) Echo2 (PB3)
TIM2_CH1 (PA0) - -
TIM2_CH2 (PA1) - -
三、软件实现核心代码
1. 定时器初始化（TIM1输入捕获）
void MX_TIM1_Init(void)
{TIM_IC_InitTypeDef sConfigIC = {0};htim1.Instance = TIM1;htim1.Init.Prescaler = 83; // 1MHz计数频率htim1.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim1.Init.Period = 0xFFFFFFFF; // 最大计数值HAL_TIM_IC_Init(&htim1);// 通道1配置（Echo1）sConfigIC.ICPolarity = TIM_ICPOLARITY_RISING_FALLING;sConfigIC.ICSelection = TIM_ICSELECTION_DIRECTTI;sConfigIC.ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;sConfigIC.ICFilter = 6; // 滤波等级HAL_TIM_IC_ConfigChannel(&htim1, &sConfigIC, TIM_CHANNEL_1);// 启动中断HAL_TIM_IC_Start_IT(&htim1, TIM_CHANNEL_1);HAL_NVIC_SetPriority(TIM1_UP_TIM10_IRQn, 1, 0);
}
2. 中断服务函数
volatile uint32_t echo_time[4] = {0}; // 存储4路时间差void TIM1_UP_TIM10_IRQHandler(void)
{if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim1, TIM_FLAG_CC1) != RESET){if(HAL_TIM_GetCaptureValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1) > 0){echo_time[0] = HAL_TIM_GetCaptureValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1);__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim1, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_FALLING);}else{echo_time[0] = HAL_TIM_GetCaptureValue(&htim1, TIM_CHANNEL_1) - echo_time[0];__HAL_TIM_SET_CAPTUREPOLARITY(&htim1, TIM_CHANNEL_1, TIM_INPUTCHANNELPOLARITY_RISING);}__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim1, TIM_FLAG_CC1);}
}
3. 多路触发控制
void Trigger_Sensor(uint8_t channel)
{switch(channel){case 0: HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); break;case 1: HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); break;// 其他通道...}HAL_Delay(20); // 10μs脉冲HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET);
}
参考代码 stm32 多路超声波采集读取 www.youwenfan.com/contentcnr/101703.html
四、应用场景
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机器人避障系统：16路超声波环视
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液位监测装置：工业级多探头检测
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自动驾驶：毫米波雷达融合方案
五、调试技巧
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逻辑分析仪观察：捕获Trig/Echo时序
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示波器检测：观察回波信号完整性
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串口打印调试：
printf("Ch%d: %.2f cm\r\n", ch, distance);
六、总结
通过合理配置STM32的定时器资源和中断优先级，可实现稳定可靠的多路超声波测距系统。关键点在于：
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精确的时钟配置（APB1/APB2时钟分频）
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有效的抗干扰措施（硬件滤波+软件滤波）
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合理的资源调度（DMA与中断配合）
实际应用中建议根据需求选择方案：
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低成本方案：单定时器+软件轮询
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高精度方案：多定时器级联+温度补偿
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工业级方案：FPGA+STM32协同处理