这次活动的主题是制作一个简易超声波测距仪，主要学习 MCU 串口通信、超声波测距、I2C 通信和 OLED 显示。

本次准备的器件包括：

• FRDM-MCXA153 开发板

• HC-SR04 超声波测距模块

• 0.96 英寸 SSD1306 I2C OLED 显示屏

• 杜邦线、电阻分压器件和 USB 连接线

FRDM-MCXA153 开发板

FRDM-MCXA153 是 NXP 面向 MCX A 系列 MCU 的开发板，主控为 MCXA153，采用 Arm Cortex-M33 内核，最高主频约 96 MHz，片上资源包括约 128 KB Flash 和 24 KB SRAM。

这块开发板的特点是接口比较丰富，适合进行外设和传感器实验：

• 板载 MCU-Link 调试器和烧录器

• 支持虚拟串口，可直接与电脑进行串口通信

• Arduino R3 扩展接口

• MikroBUS 接口

• RGB 指示灯

• 用户按键 SW2、SW3

• 多组 GPIO、I2C、SPI、UART 等外设接口

本项目使用板载 MCU-Link 完成程序烧录和串口调试，不需要额外购买 J-Link。

HC-SR04 超声波模块

HC-SR04 是常见的超声波测距模块，工作频率通常为 40 kHz，模块上有两个超声波换能器，分别用于发射和接收超声波。

它的工作过程如下：

1. MCU 向 TRIG 引脚输出至少 10 us 的高电平脉冲；

2. 模块发射一组 40 kHz 超声波；

3. 超声波遇到目标后反射回来；

4. 模块在 ECHO 引脚输出一个与往返时间对应的高电平脉冲；

5. MCU 根据脉冲宽度计算距离。

基本计算公式为：

距离 = 声速 × ECHO 高电平时间 ÷ 2

HC-SR04 的典型测量范围约为 2 cm 到 400 cm，实际测量结果会受到目标材质、角度、环境温度和安装方式影响。

需要特别注意，HC-SR04 通常使用 5 V 供电，ECHO 输出也可能是 5 V 电平。MCXA153 的 GPIO 不能直接承受 5 V，因此 ECHO 信号必须通过电阻分压或电平转换后再接入 MCU。

SSD1306 I2C OLED 屏幕

使用的显示屏是 1.24 英寸 OLED，驱动芯片为 SSD1306。SSD1306 OLED 常见分辨率为 128×64，采用单色显示，每个像素可以独立点亮。

OLED 与普通 LCD 的区别是：

• OLED 像素可以自发光，不需要背光；

• 对比度较高，显示效果清晰；

• 模块体积小，适合显示传感器数据；

• 功耗较低，适合嵌入式项目。

本项目使用 I2C 接口，通常只需要四根线：

• VCC

• GND

• SDA

• SCL

常见 I2C 地址为 0x3C，部分模块可能使用 0x3D。

本项目接线规划

软件方面计划使用 Zephyr RTOS 进行开发，利用 Zephyr 的 HC-SR04 传感器驱动读取距离，通过 SSD1306 驱动在 OLED 上显示结果，同时通过 MCU-Link 虚拟串口将数据发送到电脑。

后续还会尝试加入：

• 距离一位小数显示；

• 五次滑动平均滤波；

• 使用 SW2 在 cm 和 m 显示单位之间切换；

• 串口持续输出原始值和滤波后的距离。

期待通过这次活动，把传感器采集、数据处理、串口通信和显示输出完整串联起来，最终完成一个真正可以使用的简易超声波测距仪。