這次我們聊一聊激光測距模塊

我們用的是正點(diǎn)原子的STM32F103ZET6精英版。

 

一。VL53L0X 簡介

1.定義

VL53L0X 是 ToF 激光測距傳感器，利用飛行時(shí)間（ToF）原理，通過光子的飛行來回時(shí)間與光速的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)測距應(yīng)用。

二。測量模式

1.VL53L0X 傳感器提供了 3 種測量模式，單次測量，連續(xù)測量，定時(shí)測量。

2.三種測量模式

（1） Single ranging（單次測量） ，在該模式下只觸發(fā)執(zhí)行一次測距測量，測量結(jié)束后，

VL53L0X 傳感器會(huì)返回待機(jī)狀態(tài)，等待下一次觸發(fā)。

（2） Continuous ranging（連續(xù)測量） ，在該模式下會(huì)以連續(xù)的方式執(zhí)行測距測量。一

旦測量結(jié)束，下一次測量就會(huì)立即啟動(dòng)，用戶必須停止測距才能返回到待機(jī)狀態(tài)，最后的一

次測量在停止前完成。

（3） Timed ranging（定時(shí)測量） ，在該模式下會(huì)以連續(xù)的方式執(zhí)行測距測量。測量結(jié)

束后，在用戶定義的延遲時(shí)間之后，才會(huì)啟動(dòng)下一次測量。用戶必須停止測距才能返回到待

機(jī)狀態(tài)，最后的一次測量在停機(jī)前完成。

三。ST 官方提供了 4 種不同的精度模式

 

注意：

針對不同的精度模式，測量時(shí)間也是有所區(qū)別的，

測量時(shí)間最快為高速模式，只需 20ms 內(nèi)就可以采樣一次，但精度確存在有±5%的誤差范圍。

而在長距離精度模式下，測距距離能達(dá)到 2m，測量時(shí)間在 33ms 內(nèi)，

但測量時(shí)需在黑暗條件（無紅外線）的環(huán)境下。

所以在實(shí)際的應(yīng)用中，需根據(jù)當(dāng)前的要求去選擇合適的精度模式，以達(dá)到最佳的測量效果。

四。工作流程

 

當(dāng)上電，VL53L0X會(huì)進(jìn)入Hw Standby狀態(tài)，這是待機(jī)狀態(tài)，功耗很低。然后拉高XSHUT引腳，讓VL53L0X進(jìn)入Fw Boot狀態(tài)，開始準(zhǔn)備測距。如果不需要待機(jī)狀態(tài)，可以把XSHUT接到AVDD上。VL53L0X處于休眠狀態(tài)是不能進(jìn)行通信IIC

注意： VL53L0X有3種工作模式：

（1）單次模式：收到測距開始命令后，開始進(jìn)行測量，測量完成后自動(dòng)退出，進(jìn)入Sw Standby狀態(tài)。

（2）連續(xù)模式：收到測距開始命令后，就一直進(jìn)行測量，直到收到測距停止命令。收到測距停止命令時(shí)，會(huì)把最后一次測量完成才退出。

（3）連續(xù)間隔模式：收到測距開始命令后，開始進(jìn)行測量，完成一次測量后，等待一段時(shí)間再進(jìn)行

下次測量，直到收到測距停止命令。測量等待間隔時(shí)間可調(diào)。

五。原理圖

 

六。引腳

1.基礎(chǔ)

模塊自帶了 2.8V 超低壓差穩(wěn)壓芯片，給 VL53L0X 芯片供電，因此外部供電可以選擇： 3.3V/5V 都可以的。

模塊通過 P1 排針與外部連接，引出了 VCC、 GND、IIC_SDA、 IIC_SCL、 VL_INT、 VL_XSH 信號。

其中， IIC_SCL、 IIC_SDA、 VL_INT 和 VL_XSH帶了 4.7K 上拉電阻，外部可以不用再加上拉電阻了。

2.ATK-VL53L0X 激光測距傳感器模塊通過一個(gè) 1*6 的排針（P1）同外部電路連接，各引腳的詳細(xì)描述如表 2.1.1 所示：

 

七。core文件

1.core 文件夾下有四個(gè)重點(diǎn).c 文件，

分別是： vl53l0x_api.c、 vl53l0x_api_calibration.c、vl53l0x_api_core.c 和 vl53l0x_api_strings.c

2.這四個(gè) C 文件的關(guān)系可以用以下關(guān)系圖來表示

 

注釋：

1. vl53l0x_api_core.c 文件，

提供有 vl53l0x 傳感器的底層操作核心函數(shù)。

2.vl53l0x_api_calibration.c 文件，

提供有 vl53l0x 傳感器校準(zhǔn)操作的底層函數(shù)。

3 vl53l0x_api_strings.c 文件，

它實(shí)現(xiàn)信息內(nèi)容的獲取，提供有獲取 vl53l0x 傳感器設(shè)備 ID信息的底層函數(shù)，以及提供根據(jù)功能函數(shù)返回的狀態(tài)值去獲得其狀態(tài)信息（字符串）的底層函數(shù)

4.vl53l0x_api.c 文件，

則對以上的底層函數(shù)進(jìn)行封裝，提供包括系統(tǒng)初始化、測量模式配置、參數(shù)配置、校準(zhǔn)功能、狀態(tài)信息獲取、以及中斷配置等 API 函數(shù)。在一般的使用時(shí)，直接調(diào)取 vl53l0x_api.c 提供的 API 函數(shù)就可以了。

下面是激光測距的API函數(shù)部分：

一。常用的API函數(shù)有這些

 

二。各個(gè)API函數(shù)的備注

1、 VL53L0X_Datalnit()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器初始化，

（2）函數(shù)為 VL53L0X_DataInit(VL53L0X_DEV Dev)，

（3）入口參數(shù)類型為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器的 I2C 地址等重要信息。

注意：在失能傳感器設(shè)備，到再重新使能設(shè)備，需調(diào)用該函數(shù)進(jìn)行初始化。

2、 VL53L0X_Staticlnit()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器寄存器值恢復(fù)默認(rèn)初值和工作狀態(tài)切換為待機(jī)狀態(tài)

（2）函數(shù)為VL53L0X_StaticInit(VL53L0X_DEV Dev)

（3）入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量，VL53L0X_DEV結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器的 I2C 地址等重要信息

（4）該函數(shù)在初始化時(shí)進(jìn)行調(diào)用

3、 VL53L0X_SetDeviceAddress()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)修改傳感器設(shè)備的 I2C 地址

（2）函數(shù)為 VL53L0X_SetDeviceAddress(VL53L0X_DEVDev,uint8_t DeviceAddress)

（3）入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量和 DeviceAddress 變量

（4）VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

（5）DeviceAddress 變量為新設(shè)置的 I2C 地址

注意：重新使能設(shè)備后,I2C 地址為會(huì)恢復(fù)為默認(rèn)的 0x52 地址

（6）若修改設(shè)備 I2C 地址，需在使能設(shè)備后進(jìn)行調(diào)用

（7）設(shè)置的 I2C 地址必須為偶數(shù)，否則會(huì)出現(xiàn)通訊出錯(cuò)

4、 VL53L0X_SetDeviceMode()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器測量的工作模式配置

（2）函數(shù)為 VL53L0X_SetDeviceMode(VL53L0X_DEVDev,VL53L0X_DeviceModes DeviceMode)

（3）入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量和VL53L0X_DeviceModes 類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

（5）VL53L0X_DeviceModes 類型變量為設(shè)置的工作模式

其中包含 SINGLE_RANGING 單次測量、 CONTINUOUS_RANGING 連續(xù)測量和 TIMED_RANGING定時(shí)器測量

（6）該函數(shù)在測量前初始化進(jìn)行調(diào)用

5、 VL53L0X_PerformSingleMeasurement()函數(shù)

（1）該函現(xiàn)實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)傳感器一次測量

（2）函數(shù)為VL53L0X_PerformSingleRangingMeasurement(VL53L0X_DEVDev,VL53L0X_RangingMeasurementData_t*pRangingMeasurementData)

（3）入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量和 VL53L0X_RangingMeasurementData_t 結(jié)構(gòu)體類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

VL53L0X_RangingMeasurementData_t 結(jié)構(gòu)體變量為返回測量距離的數(shù)據(jù)和測量范圍狀態(tài)等數(shù)據(jù)

（5）該函數(shù)一般在傳感器工作在單次測量模式下進(jìn)行調(diào)用

6、 VL53L0X_StartMeasurement()和 VL53L0X_StopMeasurement()函數(shù)

（1）該函數(shù)分別實(shí)現(xiàn)了傳感器啟動(dòng)測量和暫停測量

實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)測量的是VL53L0X_StartMeasurement()函數(shù)，

實(shí)現(xiàn)暫停測量的是VL53L0X_StopMeasurement()函數(shù)。

（2）函數(shù)為 VL53L0X_StartMeasurement(VL53L0X_DEV Dev) 和 VL53L0X_StopMeasurement(VL53L0X_DEV Dev)

（3）入口參數(shù)都為VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

（5）這兩個(gè)函數(shù)一般在測量時(shí)進(jìn)行使用

7、 VL53L0X_GetRangingMeasurementData()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)獲取傳感器采樣的測量數(shù)據(jù)

（2）函數(shù)為 VL53L0X_PerformSingleRangingMeasurement(VL53L0X_DEV Dev,VL53L0X_Ranging MeasurementData_t *pRangingMeasurementData)

（3）入口參數(shù)為VL53L0X_DEV結(jié)構(gòu)體類型變量和VL53L0X_RangingMeasurementData_t結(jié)構(gòu)體類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

（5）VL53L0X_RangingMeasurementData_t 結(jié)構(gòu)體變量為返回測量距離的數(shù)據(jù)和測量范圍狀態(tài)等數(shù)據(jù)

（6）該函數(shù)一般在傳感器工作在連續(xù)測量模式下進(jìn)行使用

8、 VL53L0X_SetGpioConfig()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)測量中斷模式的配置功能

（2）函數(shù)為 VL53L0X_SetGpioConfig(VL53L0X_DEV Dev,uint8_t Pin,VL53L0X_DeviceModes DeviceMode, VL53L0X_GpioFunctionality Functionality,VL53L0X_InterruptPolarity Polarity)

（3）入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量、 Pin 變量、VL53L0X_DeviceModes 類型變量VL53L0X_GpioFunctionality 類型變量 和VL53L0X_InterruptPolarity 類型變量。

其中五個(gè)變量的作用：

VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量作用 設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

VL53L0X_DeviceModes 類型變量的作用 設(shè)置的測量工作模式（單次測量、連續(xù)測量、定時(shí)測量）

Pin 變量的作用 設(shè)置 GPIO 引腳口（使用時(shí)默認(rèn)配置為 0）

VL53L0X_DeviceModes類型變量的作用 設(shè)置測量觸發(fā)中斷模式的

VL53L0X_InterruptPolarity 類型變量的作用 設(shè)置引腳的觸發(fā)模式（包含上升沿和下降沿）

注意：

VL53L0X_DeviceModes類型變量包含以下三種模式

CROSSED_LOW（采樣距離<下限值）

CROSSED_HIGH（采樣距離>上限值）

CROSSED_OUT（采樣距離<下限值或采樣距離>上限值）

（5）函數(shù)一般在傳感器工作在連續(xù)測量模式初始化配置時(shí)進(jìn)行使用。

9、VL53L0X_SetlnterruptThresholds()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)測量中斷模式上下限距離值的設(shè)置

（2）函數(shù)為 VL53L0X_SetInterruptThresholds (VL53L0X_DEV Dev,VL53L0X_DeviceModes DeviceMode, FixPoint1616_t ThresholdLow,FixPoint1616_t ThresholdHigh)

（3）入口參數(shù) VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量、VL53L0X_DeviceModes 類 型變量、ThresholdLow 和 ThresholdHigh 變量，VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息，

（4） VL53L0X_DeviceModes 類型變量為設(shè)置的測量工作模式（單次測量、連續(xù)測量、定時(shí)測量等）

（5） ThresholdLow為中斷觸發(fā)的下限距離值

ThresholdHigh為設(shè)置中斷觸發(fā)的上限距離值

（6）該函數(shù)一般在傳感器工作在連續(xù)測量模式初始化配置時(shí)進(jìn)行使用

10、VL53L0X_ClearInterruptMask()函數(shù)

(1)該函數(shù)實(shí)現(xiàn)清除測量中斷模式的中斷標(biāo)志位

(2)函數(shù)為 VL53L0X_ClearInterruptMask(VL53L0X_DEV Dev,uint32_t InterruptMask)

(3)入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量， InterruptMask 變量

(4) VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

(5) InterruptMask 變量為設(shè)置中斷清除，默認(rèn)設(shè)置為 0

(6)該函數(shù)在傳感器觸發(fā)中斷后時(shí)進(jìn)行使用

11、VL53L0X_SetMeasurementTimingBudgetMicroSeconds()函數(shù)

(1)該函數(shù)實(shí)現(xiàn)配置測量工作模式的周期采樣時(shí)間的功能

(2)函數(shù)為 VL53L0X_SetMeasure mentTimingBudgetMicroSeconds(VL53L0X_DEV Dev, uint32_t MeasurementTimingBudget MicroSeconds)

(3)入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量、MeasurementTimingBudget MicroSeconds 變量

(4) VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

(5) MeasurementTimingBudgetMicroSeconds 變量為設(shè)置測量工作模式的周期采樣時(shí)間，單位為 ms

(6)該函數(shù)在工作模式初始化配置時(shí)進(jìn)行使用

12、VL53L0X_PerformOffsetCalibration()函數(shù)

(1)該函數(shù)實(shí)現(xiàn)距離偏移的校準(zhǔn)的功能

(2)函數(shù)為 VL53L0X_PerformOffsetCalibration VL53L0X_ DEV Dev,FixPoint1616_t CalDistanceMilliMeter, int32_t *pOffsetMicroMeter)

(3)入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量、CalDistanceMilliMeter 變量和 pOffsetMicroMeter 指針變量, VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳感器 I2C 地址等重要信息

(4) CalDistanceMilliMeter變量為設(shè)置校準(zhǔn)時(shí)與傳感器設(shè)備的相對距離值，單位為 mm

(5) pOffsetMicroMeter指針變量為相對距離校準(zhǔn)后傳感器返回的修正距離變量的指針

(6)該函數(shù)在校準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行使用

13、VL53L0X_SetOffsetCalibrationDataMicroMeter()函數(shù)

（1）該函數(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)置距離補(bǔ)償值的功能

（2）函數(shù)為 VL53L0X_SetOffsetCalibrationDataMicro Meter(VL53L0X_DEV Dev, int32_t OffsetCalibrationDataMicroMeter)

（3）入口參數(shù)為 VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體類型變量和 OffsetCalibrationDataMicroMeter 變量，VL53L0X_DEV 結(jié)構(gòu)體變量為設(shè)置傳 感器 I2C 地址等重要信息

（4）OffsetCalibrationDataMicroMeter 變量為設(shè)置的距離補(bǔ)償值

（5）該函數(shù)在補(bǔ)償時(shí)進(jìn)行使用