????????各位電子愛好者與行業(yè)伙伴們注意啦！ST板卡評測系列活動開始啦！該系列活動將通過ST中文論壇板卡申請用戶對各類板卡的真實體驗和評測文章分享，從多個維度、全方位深入剖析ST相關(guān)產(chǎn)品的性能表現(xiàn)與實際應(yīng)用場景，為用戶了解和選用板卡提供極具實用價值的參考。

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

P-NUCLEO-53L8A1開發(fā)板及VL53L8CX傳感器其核心功能、應(yīng)用場景、技術(shù)亮點及評測方向已在前期活動招募文中詳細說明，想快速了解細節(jié)的朋友，可回顧免費申請 |【板卡評測】P-NUCLEO-53L8A1 – 8x8多區(qū)域飛行時間傳感器一文，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測體驗，他不僅完成了多區(qū)測距精度、抗環(huán)境光干擾、低功耗模式等必做項目驗證，還深入探索了手勢識別這一特色方向——通過ST官方手勢識別開發(fā)套件（STSW-IMG035）完成固件燒錄（HandPosture_GettingStarted.bin）與上位機部署，測試了手部實時跟蹤（X/Y/Z坐標(biāo)）、點擊/雙擊、左右滑動等功能，既驗證了該方案“無圖像隱私保護、不受環(huán)境光影響、戴手套可識別”的優(yōu)勢，也發(fā)現(xiàn)手部與傳感器相對距離、手部穩(wěn)定性對識別成功率的影響，最終帶來從技術(shù)部署到實際效果驗證的手勢識別完整測評內(nèi)容。

小蘿卜啦啦啦的評測內(nèi)容

開箱體驗 1. 開箱

這個套裝一共有2塊板子，一塊是STM32F401 NUCLEO開發(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（用于測試ToF傳感器與玻璃蓋片之間空氣距離對測量精度的影響）

讓我們來仔細看一下開發(fā)板

STM32F401開發(fā)板的正反面

53L8A1通過arduino的接口與STM32F401連接，最終組合起來的效果

2. 開發(fā)板詳解

這塊開發(fā)板非常簡單，跳帽很少，分為2個部分：電流測量和通訊接口選擇。

電流測量部分跳帽

一共是3個跳帽，分別是核心1.8V、IOVDD、AVDD，原理圖如下：

這三路供電是由2個LDO芯片給過來的

通訊接口選擇部分跳帽

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

原理圖如下：

多區(qū)測距精度與穩(wěn)定性驗證

ST為這個開發(fā)套件準(zhǔn)備了一個上位機和對應(yīng)的固件，可以讓我們快速開始評估工作，不需要自己去寫代碼。

1. 軟件準(zhǔn)備

首先我們安裝一下電腦上位機，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文件安裝上位機軟件。

安裝好后桌面就有了上位機軟件的圖標(biāo)。

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

安裝好后可以去到對應(yīng)的目錄下找到如圖固件：

STM32開發(fā)板連接電腦后會彈出一個U盤，我們直接把這個固件放入U盤，他就會自動下載固件。

這樣我們的固件就安裝好了。

2.上位機使用

打開上位機后點擊“刷新列表”，選擇開發(fā)板的對應(yīng)的串口號，最后點擊“連接”即可讓開發(fā)板與上位機連上（如果沒有串口號，可以嘗試點一下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就遇到這個情況，點了Flash就出現(xiàn)串口了，很奇怪，照道理無論里面是否有正確的固件，和是否能識別到串口號應(yīng)該無關(guān)才對。

連接成功后可以看到APP版本號、固件版本號、傳感器型號、開發(fā)板型號等。

如果你沒有固件，就可以點下面的Flash FW，會自動幫你安裝軟件。

打開串口后，我們來到第一個頁面。

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

對于新手朋友來說，這里有很多參數(shù)我們其實并不明白其真實含義，例如第一個我明白是選擇ToF的分辨率是4X4還是8X8，但是第二個Power Mode可以選擇Continuous和Autonomous，連續(xù)和自動具體是啥意思呢？好像有點明白，但有沒有完全明白。經(jīng)過我的一番尋找，發(fā)現(xiàn)一本官方手冊（文件編號UM3109），對這些參數(shù)都有詳細的解析：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

我把不明白的項目截圖出來了：

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.測量測試

上位機整明白了，現(xiàn)在開始測試一下他的測距精準(zhǔn)度。

首先聲明一下，因為我的測試條件有限，沒有精準(zhǔn)的夾具，只能手持，通過卷尺來驗證測距準(zhǔn)確程度，無法保證ToF絕對平行于被測平面，并且被測平面、室溫、環(huán)境光等也和標(biāo)準(zhǔn)實驗室的測試條件不一致，所以測試結(jié)果只能看個樂，可能有幾毫米的誤差。

同理因為手持的原因，沒法驗證測試多區(qū)域的精準(zhǔn)度（如果雙方?jīng)Q定平行，是可以通過ToF視場角和中心點距離，推算出各個分區(qū)的實際距離的，可惜我這邊環(huán)境比較簡陋，無法驗證）

遠距離測試

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

測試結(jié)果：

測試的結(jié)果還行，基本上**不離十，偏差還可以，就是不太均勻。

近距離測試

然后測一下近距離，我手持ToF距離桌面100mm進行測量。（因為要一手拿開發(fā)板，一手拿卷尺，就沒有多出來的手拍照了）

直接上測試結(jié)果：

近距離的結(jié)果就好多了，很均勻，誤差很小了。

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

功耗測試 1.硬件電路分析

我們在開箱篇中就提到了，VL53L8CX這個ToF傳感器有3個供電，分別是AVDD、CORE_1V8、IOVDD。原理圖如下：

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

2.測量方案

我這邊使用PPK測量電流，接線如下（圖示為測量AVDD的電流）：

PPK選擇電流模式，采樣率和時間都拉滿。

3.Datasheet解讀

在技術(shù)手冊中就有標(biāo)注電流的典型值和MAX值。

這邊官方有說明，typ這個數(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)境下測試，應(yīng)該不會有很大的偏差。

然后這邊我還注意到Active ranging是指的主動測量（我理解就是對應(yīng)上位機的Continuous模式），并且功耗大小與4X4還是8X8的分辨率無關(guān)。

4.測試

測試條件及項目

根據(jù)Datasheet的描述，對于測量時的功耗影響因素就是Power Mode（實際上應(yīng)該是Ranging mode），其他參數(shù)都無關(guān)。那我就很好奇采樣頻率是不是也會影響功耗呢？（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、采樣率對功耗的影響。

為了統(tǒng)一測試條件，無論出于何種測試條件下，以下參數(shù)均按此值設(shè)置：Target Mode為Closest、Integration Time為5（因為在Continuous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。

以下為我要進行的測試

1號測試項

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

2號測試項

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

3號測試項

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

4號測試項

AVDD電流

CORE_1V8電流

IOVDD電流

5號測試項

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>

通過表格我們可以得到以下結(jié)論：

① 分辨率并不會影響功耗。

② Ranging mode會影響功耗，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Ranging mode的描述得到驗證，前者激光器會一直開著，后者會在用戶設(shè)置的時間才開啟激光器。所以前者就沒有低功耗的狀態(tài)，后者有低功耗的狀態(tài)，工作越多功耗就越高。

抗環(huán)境光干擾能力測試

測試一下53L8A1的抗環(huán)境光干擾能力。

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

1.暗室環(huán)境測試

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

因為天花板不是純平的，ToF測量范圍是個錐形的，所以測距結(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。

測量結(jié)果如下：

可以看到測距結(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)是存在一些波動的，但是總體上是穩(wěn)定的，沒有非常大的波動。

2. 日光環(huán)境測試

日光環(huán)境測試我找了一個空曠的室外場地，對著一面墻進行測試。

通過測試，我們可以看到，傳感器在3m以內(nèi)時，基本上測距都是穩(wěn)定，且成功率高的。

但是隨著距離逐漸拉遠，成功率開始下降，很多區(qū)塊都不顯示距離了（因為置信度太低了，無法輸出有效值），到接近4m極限時，只有一兩個區(qū)域反饋結(jié)果了，但是結(jié)果的準(zhǔn)確度還是可以的，和實際的沒有太多偏差。

3. 總結(jié)

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

手勢識別

P-NUCLEO-53L8A1最吸引我的就是可以實現(xiàn)手勢識別，我們今天來體驗一下手勢識別。

1. 下載軟件

ST為我們提供了快速評估其手勢識別能力的開發(fā)套件，地址：https://www.st.com.cn/zh/embedded-software/stsw-img035.html，隨便選擇一個下載就行。

在下載的軟件包中有固件和上位機軟件。

雙擊EXE即可打開上位機，這個是免安裝的，直接用。他啟動有點慢，需要多等一會兒。

這是固件，我們體驗手勢識別，就下載第三個。（燒錄固件和之前的一樣，直接U盤拖過去即可）

2. 上位機軟件使用

軟件打開后，我們選擇開發(fā)板的虛擬串口，然后第二個選擇“HANDPOSTURE”，最后點“Start ranging”，啟動測量。

數(shù)據(jù)采樣界面如下圖所示：

軟件預(yù)置了幾種手勢識別模型

進入手勢識別界面

如果識別到模型認(rèn)識的手勢，他就會顯示結(jié)果，點點點就是哪個都不認(rèn)識。他本質(zhì)上就是一個分類模型。

測量時我們需要注意開發(fā)板的方向，接數(shù)據(jù)線的那頭朝上。

3. 總結(jié)

說一下我的感受，通過ToF進行簡單的手勢識別的技術(shù)方案是可行的，但是這個手勢識別的Demo還是有改進空間的，識別成功率不是很高（當(dāng)然我的手會有抖動，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，他成功率還是可以的。

他的使用場景是存在一些限制的，最大的影響因素就是兩者的想對位置，太近或者太遠都不行。撇開成本、功耗的問題，它比攝像頭方案好的點是環(huán)境光對他的影響不大，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景下，使用ToF識別手勢是可行的。

ST ToF工程師總結(jié)：

感謝用戶“小蘿卜啦啦啦”詳盡完整的評測內(nèi)容！從硬件開箱、軟件配置、測距精度、功耗測試，到環(huán)境光抗干擾及手勢識別功能的多維度驗證，展示了VL53L8CX傳感器真實應(yīng)用場景下的全面考察，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卓越的測距精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。在對手勢識別的深入探索這部分，小蘿卜啦啦啦客觀指出識別成功率受距離和手部穩(wěn)定性的影響。但VL53L8CX傳感器憑借“無圖像隱私保護、抗環(huán)境光干擾及支持佩戴手套識別”的獨特優(yōu)勢，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力，期待各位工程師進一步挖掘和創(chuàng)新。