????????各位電子愛(ài)好者與行業(yè)伙伴們注意啦！ST板卡評(píng)測(cè)系列活動(dòng)開(kāi)始啦！該系列活動(dòng)將通過(guò)ST中文論壇板卡申請(qǐng)用戶對(duì)各類板卡的真實(shí)體驗(yàn)和評(píng)測(cè)文章分享，從多個(gè)維度、全方位深入剖析ST相關(guān)產(chǎn)品的性能表現(xiàn)與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，為用戶了解和選用板卡提供極具實(shí)用價(jià)值的參考。

智能存在檢測(cè)：P-NUCLEO-53L8A1 – 8x8多區(qū)域飛行時(shí)間傳感器的板卡評(píng)測(cè)活動(dòng)推出后，廣大網(wǎng)友踴躍參與，涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的評(píng)測(cè)投稿。本期為大家分享論壇網(wǎng)友小蘿卜啦啦啦的精彩評(píng)測(cè)內(nèi)容。

P-NUCLEO-53L8A1開(kāi)發(fā)板及VL53L8CX傳感器其核心功能、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)亮點(diǎn)及評(píng)測(cè)方向已在前期活動(dòng)招募文中詳細(xì)說(shuō)明，想快速了解細(xì)節(jié)的朋友，可回顧免費(fèi)申請(qǐng) |【板卡評(píng)測(cè)】P-NUCLEO-53L8A1 – 8x8多區(qū)域飛行時(shí)間傳感器一文，這里不再贅述。本期我們聚焦論壇網(wǎng)友小蘿卜啦啦啦的實(shí)測(cè)體驗(yàn)，他不僅完成了多區(qū)測(cè)距精度、抗環(huán)境光干擾、低功耗模式等必做項(xiàng)目驗(yàn)證，還深入探索了手勢(shì)識(shí)別這一特色方向——通過(guò)ST官方手勢(shì)識(shí)別開(kāi)發(fā)套件（STSW-IMG035）完成固件燒錄（HandPosture_GettingStarted.bin）與上位機(jī)部署，測(cè)試了手部實(shí)時(shí)跟蹤（X/Y/Z坐標(biāo)）、點(diǎn)擊/雙擊、左右滑動(dòng)等功能，既驗(yàn)證了該方案“無(wú)圖像隱私保護(hù)、不受環(huán)境光影響、戴手套可識(shí)別”的優(yōu)勢(shì)，也發(fā)現(xiàn)手部與傳感器相對(duì)距離、手部穩(wěn)定性對(duì)識(shí)別成功率的影響，最終帶來(lái)從技術(shù)部署到實(shí)際效果驗(yàn)證的手勢(shì)識(shí)別完整測(cè)評(píng)內(nèi)容。

小蘿卜啦啦啦的評(píng)測(cè)內(nèi)容

開(kāi)箱體驗(yàn) 1. 開(kāi)箱

這個(gè)套裝一共有2塊板子，一塊是STM32F401 NUCLEO開(kāi)發(fā)板，還有一塊就是53L8A1。

53L8A1的所有配件

按照官方的介紹，分別是53L8A1本體、2個(gè)玻璃蓋片（應(yīng)該是用于屏蔽一些環(huán)境中的干擾）、3種不同厚度的墊片（用于測(cè)試ToF傳感器與玻璃蓋片之間空氣距離對(duì)測(cè)量精度的影響）

讓我們來(lái)仔細(xì)看一下開(kāi)發(fā)板

STM32F401開(kāi)發(fā)板的正反面

53L8A1通過(guò)arduino的接口與STM32F401連接，最終組合起來(lái)的效果

2. 開(kāi)發(fā)板詳解

這塊開(kāi)發(fā)板非常簡(jiǎn)單，跳帽很少，分為2個(gè)部分：電流測(cè)量和通訊接口選擇。

電流測(cè)量部分跳帽

一共是3個(gè)跳帽，分別是核心1.8V、IOVDD、AVDD，原理圖如下：

這三路供電是由2個(gè)LDO芯片給過(guò)來(lái)的

通訊接口選擇部分跳帽

53L8A1有2種通訊接口：IIC和SPI，開(kāi)發(fā)板默認(rèn)是選擇了IIC。

原理圖如下：

多區(qū)測(cè)距精度與穩(wěn)定性驗(yàn)證

ST為這個(gè)開(kāi)發(fā)套件準(zhǔn)備了一個(gè)上位機(jī)和對(duì)應(yīng)的固件，可以讓我們快速開(kāi)始評(píng)估工作，不需要自己去寫(xiě)代碼。

1. 軟件準(zhǔn)備

首先我們安裝一下電腦上位機(jī)，鏈接：

https://www.st.com.cn/zh/embedded-software/stsw-img041.html#get-software

下載好的壓縮包解壓，雙擊.msi文件安裝上位機(jī)軟件。

安裝好后桌面就有了上位機(jī)軟件的圖標(biāo)。

然后我們準(zhǔn)備開(kāi)發(fā)板的固件，首先打開(kāi)CubeMX，安裝ToF套件。（這里不安裝也是可以的，剛才安裝的上位機(jī)軟件也可以安裝固件）

安裝好后可以去到對(duì)應(yīng)的目錄下找到如圖固件：

STM32開(kāi)發(fā)板連接電腦后會(huì)彈出一個(gè)U盤(pán)，我們直接把這個(gè)固件放入U(xiǎn)盤(pán)，他就會(huì)自動(dòng)下載固件。

這樣我們的固件就安裝好了。

2.上位機(jī)使用

打開(kāi)上位機(jī)后點(diǎn)擊“刷新列表”，選擇開(kāi)發(fā)板的對(duì)應(yīng)的串口號(hào)，最后點(diǎn)擊“連接”即可讓開(kāi)發(fā)板與上位機(jī)連上（如果沒(méi)有串口號(hào)，可以嘗試點(diǎn)一下Flash FW，雖然我們剛才已經(jīng)燒錄了固件了，但是我第一次使用時(shí)就遇到這個(gè)情況，點(diǎn)了Flash就出現(xiàn)串口了，很奇怪，照道理無(wú)論里面是否有正確的固件，和是否能識(shí)別到串口號(hào)應(yīng)該無(wú)關(guān)才對(duì)。

連接成功后可以看到APP版本號(hào)、固件版本號(hào)、傳感器型號(hào)、開(kāi)發(fā)板型號(hào)等。

如果你沒(méi)有固件，就可以點(diǎn)下面的Flash FW，會(huì)自動(dòng)幫你安裝軟件。

打開(kāi)串口后，我們來(lái)到第一個(gè)頁(yè)面。

這邊我們對(duì)ToF傳感器的參數(shù)做配置，還可以對(duì)上位機(jī)的顯示界面做配置。

對(duì)于新手朋友來(lái)說(shuō)，這里有很多參數(shù)我們其實(shí)并不明白其真實(shí)含義，例如第一個(gè)我明白是選擇ToF的分辨率是4X4還是8X8，但是第二個(gè)Power Mode可以選擇Continuous和Autonomous，連續(xù)和自動(dòng)具體是啥意思呢？好像有點(diǎn)明白，但有沒(méi)有完全明白。經(jīng)過(guò)我的一番尋找，發(fā)現(xiàn)一本官方手冊(cè)（文件編號(hào)UM3109），對(duì)這些參數(shù)都有詳細(xì)的解析：https://www.st.com.cn/content/ccc/resource/technical/document/user_manual/group2/0c/c9/e2/d4/27/25/45/50/DM00929552/files/DM00929552.pdf/jcr:content/translations/en.DM00929552.pdf

我把不明白的項(xiàng)目截圖出來(lái)了：

Ranging mode

Target order

Integration time

Sharpener

其他的我就不解釋了，基本上看名字就能知道是干嘛的。

3.測(cè)量測(cè)試

上位機(jī)整明白了，現(xiàn)在開(kāi)始測(cè)試一下他的測(cè)距精準(zhǔn)度。

首先聲明一下，因?yàn)槲业臏y(cè)試條件有限，沒(méi)有精準(zhǔn)的夾具，只能手持，通過(guò)卷尺來(lái)驗(yàn)證測(cè)距準(zhǔn)確程度，無(wú)法保證ToF絕對(duì)平行于被測(cè)平面，并且被測(cè)平面、室溫、環(huán)境光等也和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試條件不一致，所以測(cè)試結(jié)果只能看個(gè)樂(lè)，可能有幾毫米的誤差。

同理因?yàn)槭殖值脑颍瑳](méi)法驗(yàn)證測(cè)試多區(qū)域的精準(zhǔn)度（如果雙方?jīng)Q定平行，是可以通過(guò)ToF視場(chǎng)角和中心點(diǎn)距離，推算出各個(gè)分區(qū)的實(shí)際距離的，可惜我這邊環(huán)境比較簡(jiǎn)陋，無(wú)法驗(yàn)證）

遠(yuǎn)距離測(cè)試

首先測(cè)試是放在桌子邊緣，測(cè)試桌面到地板的距離。通過(guò)卷尺可以知道，桌面和地面的距離是大約755mm。

測(cè)試結(jié)果：

測(cè)試的結(jié)果還行，基本上**不離十，偏差還可以，就是不太均勻。

近距離測(cè)試

然后測(cè)一下近距離，我手持ToF距離桌面100mm進(jìn)行測(cè)量。（因?yàn)橐皇帜瞄_(kāi)發(fā)板，一手拿卷尺，就沒(méi)有多出來(lái)的手拍照了）

直接上測(cè)試結(jié)果：

近距離的結(jié)果就好多了，很均勻，誤差很小了。

總結(jié)：我測(cè)試了2種距離，近距離的表現(xiàn)不錯(cuò)，精準(zhǔn)度都很好。遠(yuǎn)距離的也還不錯(cuò)，誤差和均勻性會(huì)稍微差一點(diǎn)。也有可能是我的測(cè)試環(huán)境不標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)系。不過(guò)穩(wěn)定性還是很不錯(cuò)的，我測(cè)試了好多次，沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂飄的情況。

功耗測(cè)試 1.硬件電路分析

我們?cè)陂_(kāi)箱篇中就提到了，VL53L8CX這個(gè)ToF傳感器有3個(gè)供電，分別是AVDD、CORE_1V8、IOVDD。原理圖如下：

我們可以把J1、J2、J3三個(gè)跳帽去掉，串入電流表，就可以測(cè)量到每一路的功耗情況。

2.測(cè)量方案

我這邊使用PPK測(cè)量電流，接線如下（圖示為測(cè)量AVDD的電流）：

PPK選擇電流模式，采樣率和時(shí)間都拉滿。

3.Datasheet解讀

在技術(shù)手冊(cè)中就有標(biāo)注電流的典型值和MAX值。

這邊官方有說(shuō)明，typ這個(gè)數(shù)據(jù)是在規(guī)定的電壓、溫度、程序下的結(jié)果。如果是特殊環(huán)境，例如85攝氏度的環(huán)境就要看MAX。

我正常室溫環(huán)境下測(cè)試，應(yīng)該不會(huì)有很大的偏差。

然后這邊我還注意到Active ranging是指的主動(dòng)測(cè)量（我理解就是對(duì)應(yīng)上位機(jī)的Continuous模式），并且功耗大小與4X4還是8X8的分辨率無(wú)關(guān)。

4.測(cè)試

測(cè)試條件及項(xiàng)目

根據(jù)Datasheet的描述，對(duì)于測(cè)量時(shí)的功耗影響因素就是Power Mode（實(shí)際上應(yīng)該是Ranging mode），其他參數(shù)都無(wú)關(guān)。那我就很好奇采樣頻率是不是也會(huì)影響功耗呢？（其他參數(shù)例如Target Mode、Integration Time、Sharpener應(yīng)該屬于數(shù)據(jù)處理上的一些參數(shù)，不太會(huì)影響功耗）

因此我們要控制變量，分別比較分辨率、Ranging mode、采樣率對(duì)功耗的影響。

為了統(tǒng)一測(cè)試條件，無(wú)論出于何種測(cè)試條件下，以下參數(shù)均按此值設(shè)置：Target Mode為Closest、Integration Time為5（因?yàn)樵贑ontinuous模式下他是固定的5，在Autonomous模式下可以用戶自己配置）、Sharpener為3。

以下為我要進(jìn)行的測(cè)試

1號(hào)測(cè)試項(xiàng)

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

2號(hào)測(cè)試項(xiàng)

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

3號(hào)測(cè)試項(xiàng)

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

4號(hào)測(cè)試項(xiàng)

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

5號(hào)測(cè)試項(xiàng)

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

數(shù)據(jù)匯總及分析

數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢?/p>

通過(guò)表格我們可以得到以下結(jié)論：

① 分辨率并不會(huì)影響功耗。

② Ranging mode會(huì)影響功耗，Continuous功耗高，Autonomous功耗低。

③ 在Continuous模式下，修改采樣頻率并不會(huì)影響功耗。但是在Autonomous模式下，功耗與采樣頻率成正比。

上述2、3也是可以通過(guò)Ranging mode的描述得到驗(yàn)證，前者激光器會(huì)一直開(kāi)著，后者會(huì)在用戶設(shè)置的時(shí)間才開(kāi)啟激光器。所以前者就沒(méi)有低功耗的狀態(tài)，后者有低功耗的狀態(tài)，工作越多功耗就越高。

抗環(huán)境光干擾能力測(cè)試

測(cè)試一下53L8A1的抗環(huán)境光干擾能力。

在Datasheet中有說(shuō)明傳感器使用的是940nm的光，他是屬于紅外光段。測(cè)距距離為2cm到400cm。

1.暗室環(huán)境測(cè)試

由于測(cè)量場(chǎng)地在房間內(nèi)，我沒(méi)有辦法測(cè)量其最大值4m的極限，我只能測(cè)量地面到天花板的距離。該距離我已經(jīng)用卷尺測(cè)量了，大約為260cm左右。測(cè)量時(shí)我把房間內(nèi)燈全部關(guān)閉，盡可能的創(chuàng)造黑暗的環(huán)境。

因?yàn)樘旎ò宀皇羌兤降?，ToF測(cè)量范圍是個(gè)錐形的，所以測(cè)距結(jié)果我們就看中心區(qū)域的結(jié)果，看垂直距離是否和260接近。

測(cè)量結(jié)果如下：

可以看到測(cè)距結(jié)果和260非常接近，精準(zhǔn)度還是可以的。

可以看到數(shù)據(jù)是存在一些波動(dòng)的，但是總體上是穩(wěn)定的，沒(méi)有非常大的波動(dòng)。

2. 日光環(huán)境測(cè)試

日光環(huán)境測(cè)試我找了一個(gè)空曠的室外場(chǎng)地，對(duì)著一面墻進(jìn)行測(cè)試。

通過(guò)測(cè)試，我們可以看到，傳感器在3m以內(nèi)時(shí)，基本上測(cè)距都是穩(wěn)定，且成功率高的。

但是隨著距離逐漸拉遠(yuǎn)，成功率開(kāi)始下降，很多區(qū)塊都不顯示距離了（因?yàn)橹眯哦忍土?，無(wú)法輸出有效值），到接近4m極限時(shí)，只有一兩個(gè)區(qū)域反饋結(jié)果了，但是結(jié)果的準(zhǔn)確度還是可以的，和實(shí)際的沒(méi)有太多偏差。

3. 總結(jié)

該傳感器對(duì)于環(huán)境光影響是比較小的，面對(duì)暗光環(huán)境和日光環(huán)境幾乎沒(méi)什么影響（我手上沒(méi)有能產(chǎn)生大量紅外光的場(chǎng)地，我很好奇面對(duì)大量和他相同或者類似波段光線的場(chǎng)景下，他是否還能正常工作。）但是其遠(yuǎn)距離的測(cè)量結(jié)果并不是非常的完美，3-4m的這個(gè)距離下，測(cè)距成功率和3m以內(nèi)差距比較大，越遠(yuǎn)成功率越低，不過(guò)測(cè)距精準(zhǔn)度還是不錯(cuò)的。

手勢(shì)識(shí)別

P-NUCLEO-53L8A1最吸引我的就是可以實(shí)現(xiàn)手勢(shì)識(shí)別，我們今天來(lái)體驗(yàn)一下手勢(shì)識(shí)別。

1. 下載軟件

ST為我們提供了快速評(píng)估其手勢(shì)識(shí)別能力的開(kāi)發(fā)套件，地址：https://www.st.com.cn/zh/embedded-software/stsw-img035.html，隨便選擇一個(gè)下載就行。

在下載的軟件包中有固件和上位機(jī)軟件。

雙擊EXE即可打開(kāi)上位機(jī)，這個(gè)是免安裝的，直接用。他啟動(dòng)有點(diǎn)慢，需要多等一會(huì)兒。

這是固件，我們體驗(yàn)手勢(shì)識(shí)別，就下載第三個(gè)。（燒錄固件和之前的一樣，直接U盤(pán)拖過(guò)去即可）

2. 上位機(jī)軟件使用

軟件打開(kāi)后，我們選擇開(kāi)發(fā)板的虛擬串口，然后第二個(gè)選擇“HANDPOSTURE”，最后點(diǎn)“Start ranging”，啟動(dòng)測(cè)量。

數(shù)據(jù)采樣界面如下圖所示：

軟件預(yù)置了幾種手勢(shì)識(shí)別模型

進(jìn)入手勢(shì)識(shí)別界面

如果識(shí)別到模型認(rèn)識(shí)的手勢(shì)，他就會(huì)顯示結(jié)果，點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)就是哪個(gè)都不認(rèn)識(shí)。他本質(zhì)上就是一個(gè)分類模型。

測(cè)量時(shí)我們需要注意開(kāi)發(fā)板的方向，接數(shù)據(jù)線的那頭朝上。

3. 總結(jié)

說(shuō)一下我的感受，通過(guò)ToF進(jìn)行簡(jiǎn)單的手勢(shì)識(shí)別的技術(shù)方案是可行的，但是這個(gè)手勢(shì)識(shí)別的Demo還是有改進(jìn)空間的，識(shí)別成功率不是很高（當(dāng)然我的手會(huì)有抖動(dòng)，距離也不一定，可能不是理想的距離），只有在特定的距離下，手不亂動(dòng)，他成功率還是可以的。

他的使用場(chǎng)景是存在一些限制的，最大的影響因素就是兩者的想對(duì)位置，太近或者太遠(yuǎn)都不行。撇開(kāi)成本、功耗的問(wèn)題，它比攝像頭方案好的點(diǎn)是環(huán)境光對(duì)他的影響不大，攝像頭很吃環(huán)境光的影響。所以我認(rèn)為在一些有限定條件的場(chǎng)景下，使用ToF識(shí)別手勢(shì)是可行的。

ST ToF工程師總結(jié)：

感謝用戶“小蘿卜啦啦啦”詳盡完整的評(píng)測(cè)內(nèi)容！從硬件開(kāi)箱、軟件配置、測(cè)距精度、功耗測(cè)試，到環(huán)境光抗干擾及手勢(shì)識(shí)別功能的多維度驗(yàn)證，展示了VL53L8CX傳感器真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景下的全面考察，特別是在復(fù)雜環(huán)境光條件下依然保持優(yōu)異表現(xiàn)，體現(xiàn)了VL53L8CX卓越的測(cè)距精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。在對(duì)手勢(shì)識(shí)別的深入探索這部分，小蘿卜啦啦啦客觀指出識(shí)別成功率受距離和手部穩(wěn)定性的影響。但VL53L8CX傳感器憑借“無(wú)圖像隱私保護(hù)、抗環(huán)境光干擾及支持佩戴手套識(shí)別”的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力，期待各位工程師進(jìn)一步挖掘和創(chuàng)新。