概述

TOF（飛行時(shí)間）傳感器是一種利用光的飛行時(shí)間原理來測量物體與傳感器之間距離的技術(shù)。VL53L1 是一款高精度的TOF傳感器，能夠在不同環(huán)境光條件下，提供多目標(biāo)檢測和多區(qū)域掃描功能。通過驅(qū)動VL53L1傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對物體的快速、準(zhǔn)確測距，最高測量距離可達(dá)800厘米。該傳感器支持I2C接口，具備多種預(yù)設(shè)模式（如測距模式、多區(qū)域掃描模式、輕量測距模式和自主模式），適用于自動對焦、3D深度測量、存在檢測等多種應(yīng)用場景。

本文將介紹如何通過I2C接口驅(qū)動VL53L1傳感器進(jìn)行測距操作，涵蓋傳感器的初始化、模式配置、測距數(shù)據(jù)讀取等步驟，并提供相應(yīng)的代碼示例，以幫助開發(fā)者快速集成和應(yīng)用該傳感器進(jìn)行測距任務(wù)。

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視頻教學(xué)

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樣品申請

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源碼下載

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主要特點(diǎn)

● 高精度的長距離測量：
○ 該傳感器能夠進(jìn)行高精度的長距離測量，最大測距范圍可達(dá)800厘米。它適用于各種需要長距離測量的應(yīng)用場景。
● 多區(qū)域和多目標(biāo)檢測：
○ 支持多區(qū)域掃描和多目標(biāo)檢測功能。用戶可以通過軟件定義區(qū)域大小（如2x2、3x3、4x4或自定義區(qū)域），并在每個(gè)區(qū)域內(nèi)同時(shí)檢測多個(gè)目標(biāo)。
● 低功耗：
○ 內(nèi)置低功耗微控制器，能夠在不同的工作模式下保持較低的功耗，適合電池供電的便攜式設(shè)備。
● 抗干擾能力：
○ 具有對覆蓋玻璃的抗干擾能力，并且采用了專利算法，能夠在長距離測量時(shí)減少由于覆蓋玻璃或指紋污漬導(dǎo)致的測量誤差。
● 易于集成：
○ 模塊體積小（4.9 x 2.5 x 1.56 mm），易于集成到各種設(shè)備中。支持I2C接口，最高速率可達(dá)1MHz，提供完整的軟件驅(qū)動，支持Linux和Android系統(tǒng)。
○ 引腳排列兼容VL53L0X、VL53L1X、VL53L1CB、VL53L3CX和VL53L4CX
● 多種預(yù)設(shè)模式：
○ 提供四種預(yù)設(shè)操作模式，包括測距模式、多區(qū)域掃描模式、輕量測距模式和自主模式，用戶可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的模式。
● 安全性：
○ 采用940nm的不可見激光發(fā)射器（VCSEL），符合Class 1激光安全標(biāo)準(zhǔn)，在各種應(yīng)用場景中都能安全使用 。

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請。
主控為STM32H503CB，TOF為VL53L1。

技術(shù)規(guī)格

系統(tǒng)框圖

應(yīng)用示意圖

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32H503CB。

配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為250M。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口，速率為2000000。

IIC配置

在這個(gè)應(yīng)用中，VL53L1模塊通過I2C（IIC）接口與主控器通信。具體來說，VL53L1模塊的I2C引腳連接到主控器的PA8和PB5兩個(gè)IO口。

配置IIC為快速模式，速度為400k。

XSHUT

XSHUT引腳是由主機(jī)連接和控制的，這種設(shè)計(jì)優(yōu)化了功耗，因?yàn)樵O(shè)備在不使用時(shí)可以被完全關(guān)閉，然后通過主機(jī)使用XSHUT引腳來喚醒。當(dāng)AVDD存在且XSHUT為低電平時(shí)，設(shè)備處于硬件待機(jī)模式（HW Standby mode）。如果XSHUT引腳不由主機(jī)控制，而是通過上拉電阻連接到AVDD，那么設(shè)備在固件啟動（FW BOOT）后會自動進(jìn)入軟件待機(jī)（SW STANDBY），而不會進(jìn)入硬件待機(jī)。

GPIO1

在VL53L1X傳感器中，GPIO1（通用輸入輸出引腳1）通常用于中斷信號輸出。

配置如下所示。

X-CUBE-TOF1

本節(jié)介紹在不需要使用樣例應(yīng)用時(shí)如何使用STM32CubeMX將X-CUBE-TOF1軟件包添加到項(xiàng)目中。有了這樣的設(shè)置，就只配置了驅(qū)動層。

堆棧設(shè)置

若無法正常運(yùn)行需要修改優(yōu)化等級。

演示結(jié)果

審核編輯 黃宇