概述

本章展示如何使用VL53L8CX近接傳感器的"檢測閾值"功能。這個功能允許用戶為傳感器設(shè)置預(yù)定義的條件，當(dāng)這些條件滿足時，傳感器可以觸發(fā)一個中斷。

VL53L8CX傳感器允許用戶更靈活地定義響應(yīng)行為，特別是當(dāng)檢測到特定的測量結(jié)果時。例如，可以設(shè)置當(dāng)對象的距離低于或高于特定值時，觸發(fā)中斷。這種功能在各種實(shí)際應(yīng)用中，如智能開關(guān)、安全系統(tǒng)或機(jī)器人導(dǎo)航中，都非常有用。

視頻教學(xué)

https://www.bilibili.com/video/BV1WcRiYnE96

樣品申請

https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#

源碼下載

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/90425883

實(shí)現(xiàn)demo

配置VL53L8CX傳感器以實(shí)現(xiàn)特定條件下的目標(biāo)檢測和距離測量。通過設(shè)置信號強(qiáng)度和距離閾值，可以根據(jù)具體應(yīng)用需求定制傳感器的檢測行為，使其在各種場景中發(fā)揮作用。

實(shí)現(xiàn)為每個區(qū)域（在4x4分辨率中有16個區(qū)域）設(shè)定了兩個閾值：一個基于信號強(qiáng)度，另一個基于物體的測量距離。

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個開發(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STM32H503CBT6，TOF為VL53L8CX

參考程序

https://github.com/CoreMaker-lab/STM32H503_VL53L8

https://gitee.com/CoreMaker/STM32H503_VL53L8

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32H503CB。 配置時鐘樹，配置時鐘為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。

IIC配置

在這個應(yīng)用中，VL53L8CX模塊通過I2C（IIC）接口與主控器通信。具體來說，VL53L8CX模塊的I2C引腳連接到主控器的PB6和PB7兩個IO口。

配置IIC為快速模式，速度為400k。

LPn 設(shè)置

若進(jìn)行IIC通訊，LPn設(shè)置為高電平狀態(tài)。

這里對應(yīng)管腳為PA8。

配置為PA8。

INT設(shè)置

自主模式可以通過獲取INT管腳進(jìn)行判斷數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。

配置PA11為輸入模式。

X-CUBE-TOF1

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

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

代碼配置

在custom_ranging_sensor.c代碼中，有IO口驅(qū)動VL53L8CX進(jìn)行復(fù)位的代碼，由于沒有配置對應(yīng)的IO，所以需要注釋掉。

TOF代碼配置

在main.c中添加對應(yīng)頭文件。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "vl53l8cx.h"
#include "custom_ranging_sensor.h"

/* USER CODE END Includes */

函數(shù)與變量定義：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}


static int32_t status = 0;
static RANGING_SENSOR_Result_t Result;

/* USER CODE END PFP */

kcps閾值檢測

在激光雷達(dá)和飛行時間（ToF）傳感器的測量中，kcps 代表 每秒千計數(shù)（kilo counts per second）。這是一個用于表示傳感器每秒鐘探測到的光子返回計數(shù)的單位。具體來說，它反映了每秒鐘每個感光單元（SPAD）檢測到的光子數(shù)量。 較高的kcps值通常表示反射率較高的目標(biāo)或較近的目標(biāo)，而較低的kcps值則表示反射率較低的目標(biāo)或較遠(yuǎn)的目標(biāo)。

/*********************************/
    /*  程序檢測閾值 */
    /*********************************/

    /* 在此示例中，我們希望每個區(qū)域有2個閾值，分辨率為4x4 */
    /* 創(chuàng)建閾值數(shù)組（大小不能更改） */
    VL53L8CX_DetectionThresholds thresholds[VL53L8CX_NB_THRESHOLDS];    

  /* Set all values to 0 */
  memset(&thresholds, 0, sizeof(thresholds));


  VL53L8CX_Object_t *pL8obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L8CX];

    /* 為所有區(qū)域添加閾值（在4x4的分辨率中有16個區(qū)域，或在8x8中有64個） */
  for (int i = 0; i < 16; i++) {
        /* 第一個所需的閾值是GREATER_THAN模式。請注意，第一個必須始終使用數(shù)學(xué)操作VL53L8CX_OPERATION_NONE設(shè)置。
         * 在此示例中，信號閾值設(shè)置為150 kcps/spads（格式會在驅(qū)動程序內(nèi)自動更新）
         */

    thresholds[i].zone_num = i;
    thresholds[i].measurement = VL53L8CX_SIGNAL_PER_SPAD_KCPS;
    thresholds[i].type = VL53L8CX_IN_WINDOW;
    thresholds[i].mathematic_operation = VL53L8CX_OPERATION_NONE;
    thresholds[i].param_low_thresh = 1500;
    thresholds[i].param_high_thresh = 1700;        
  }

    /* 必須明確指出最后的閾值。因為我們有16個檢查器（16個區(qū)域x 1），所以最后一個是第15個 */
  thresholds[15].zone_num = VL53L8CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[15].zone_num;

    /* 向傳感器發(fā)送閾值數(shù)組 */
    status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds(&pL8obj- >Dev, thresholds);

    /* 啟用閾值檢測 */
    status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj- >Dev, 1U);

    /* 設(shè)置傳感器的測量頻率，這決定了傳感器執(zhí)行測量的速度 */
    status |= vl53l8cx_set_ranging_frequency_hz(&(pL8obj- >Dev), 10);


  if (status != VL53L8CX_STATUS_OK)
  {
    printf("ERROR : Configuration programming error!nn");
    while (1);
  }

  status = vl53l8cx_start_ranging(&(pL8obj- >Dev));
  if (status != VL53L8CX_STATUS_OK)
  {
    printf("vl53l5cx_start_ranging failedn");
    while (1);
  }



  static VL53L8CX_ResultsData data;

檢測類型

這些宏定義用于在配置VL53L8CX傳感器時指定“檢測器”的類型，它們表示測量值的窗口或范圍，由低閾值和高閾值定義。每個宏定義代表不同的檢測條件類型。

/**
 * @brief The following macro are used to define the 'type' of a checker.
 * They indicate the window of measurements, defined by low and a high
 * thresholds.
 */

#define VL53L8CX_IN_WINDOW                    ((uint8_t)0U)
#define VL53L8CX_OUT_OF_WINDOW                ((uint8_t)1U)
#define VL53L8CX_LESS_THAN_EQUAL_MIN_CHECKER ((uint8_t)2U)
#define VL53L8CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER    ((uint8_t)3U)
#define VL53L8CX_EQUAL_MIN_CHECKER            ((uint8_t)4U)
#define VL53L8CX_NOT_EQUAL_MIN_CHECKER        ((uint8_t)5U)

VL53L8CX_IN_WINDOW:如果測量值在指定的低閾值和高閾值之間，則檢測為真。 VL53L8CX_OUT_OF_WINDOW:如果測量值在指定的低閾值和高閾值之外，則檢測為真。 VL53L8CX_LESS_THAN_EQUAL_MIN_CHECKER: 如果測量值小于或等于指定的低閾值，則檢測為真。 VL53L8CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER:如果測量值大于指定的高閾值，則檢測為真。 VL53L8CX_EQUAL_MIN_CHECKER:如果測量值等于指定的低閾值，則檢測為真。 VL53L8CX_NOT_EQUAL_MIN_CHECKER:如果測量值不等于指定的低閾值，則檢測為真。

距離閾值檢測

配置VL53L8CX傳感器進(jìn)行距離測量，并設(shè)置每個區(qū)域的檢測閾值，使傳感器能夠檢測特定距離范圍內(nèi)的目標(biāo)。通過設(shè)置測量頻率和啟動測量，傳感器將開始定期進(jìn)行測距，并根據(jù)配置的閾值進(jìn)行檢測。這些步驟確保傳感器按預(yù)期工作，并在指定條件下觸發(fā)相應(yīng)的檢測結(jié)果。

/*********************************/
    /*  程序檢測閾值 */
    /*********************************/

    /* 在此示例中，我們希望每個區(qū)域有2個閾值，分辨率為4x4 */
    /* 創(chuàng)建閾值數(shù)組（大小不能更改） */
    VL53L8CX_DetectionThresholds thresholds[VL53L8CX_NB_THRESHOLDS];    

  /* Set all values to 0 */
  memset(&thresholds, 0, sizeof(thresholds));


  VL53L8CX_Object_t *pL8obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L8CX];


    /* 為所有區(qū)域添加閾值（在4x4的分辨率中有16個區(qū)域，或在8x8中有64個） */
  for (int i = 0; i < 16; i++) {    
        /* 第二個所需的檢查器是IN_WINDOW模式。我們將設(shè)置一個數(shù)學(xué)閾值VL53L5CX_OPERATION_OR，以將前一個檢查器添加到此檢查器。
         * 在此示例中，距離閾值設(shè)置在200mm和400mm之間（格式會在驅(qū)動程序內(nèi)自動更新）。
         */        
    thresholds[i].zone_num = i;
    thresholds[i].measurement = VL53L8CX_DISTANCE_MM;
    thresholds[i].type = VL53L8CX_IN_WINDOW;
    thresholds[i].mathematic_operation = VL53L8CX_OPERATION_OR;
    thresholds[i].param_low_thresh = 200;
    thresholds[i].param_high_thresh = 400;        

    }


    /* 必須明確指出最后的閾值。因為我們有16個檢查器（16個區(qū)域x 1），所以最后一個是第15個 */
  thresholds[15].zone_num = VL53L8CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[15].zone_num;

    /* 向傳感器發(fā)送閾值數(shù)組 */
    status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds(&pL8obj- >Dev, thresholds);

    /* 啟用閾值檢測 */
    status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj- >Dev, 1U);

    /* 設(shè)置傳感器的測量頻率，這決定了傳感器執(zhí)行測量的速度 */
    status |= vl53l8cx_set_ranging_frequency_hz(&(pL8obj- >Dev), 10);


  if (status != VL53L8CX_STATUS_OK)
  {
    printf("ERROR : Configuration programming error!nn");
    while (1);
  }

  status = vl53l8cx_start_ranging(&(pL8obj- >Dev));
  if (status != VL53L8CX_STATUS_OK)
  {
    printf("vl53l5cx_start_ranging failedn");
    while (1);
  }



  static VL53L8CX_ResultsData data;

主程序

主程序來獲取對應(yīng)的INT位狀態(tài)來判定數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    if(HAL_GPIO_ReadPin  ( GPIOA, GPIO_PIN_11) ==0)        
    {

        // 獲取傳感器的測距數(shù)據(jù)
        status = vl53l8cx_get_ranging_data(&(pL8obj- >Dev), &data);
        printf("n");
        // 循環(huán)打印所有16個區(qū)域的數(shù)據(jù)
        for (int i = 0; i < 16; i++) {
            printf("Zone : %3d, Status : %3u, Distance : %4d mm, Signal : %5lu kcps/SPADsrn",
                             i,
                             data.target_status[VL53L8CX_NB_TARGET_PER_ZONE * i],
                             data.distance_mm[VL53L8CX_NB_TARGET_PER_ZONE * i],
                             data.signal_per_spad[VL53L8CX_NB_TARGET_PER_ZONE * i]);
        }    
    }
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

演示結(jié)果

1500-1700kcps/SPADs檢測。

200-400mm距離檢測。