VL53L8CX TOF開(kāi)發(fā)(3)----檢測(cè)閾值

概述

最近在弄ST的課程，需要樣片的可以加群申請(qǐng)：615061293 。

本章展示如何使用VL53L8CX近接傳感器的"檢測(cè)閾值"功能。這個(gè)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(shí)，傳感器可以觸發(fā)一個(gè)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(cè)到特定的測(cè)量結(jié)果時(shí)。例如，可以設(shè)置當(dāng)對(duì)象的距離低于或高于特定值時(shí)，觸發(fā)中斷。這種功能在各種實(shí)際應(yīng)用中，如智能開(kāi)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/BV1Qf421R71U/

樣品申請(qǐng)

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

源碼下載

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89328194

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(cè)和距離測(cè)量。通過(guò)設(shè)置信號(hào)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(cè)行為，使其在各種場(chǎng)景中發(fā)揮作用。
實(shí)現(xiàn)為每個(gè)區(qū)域（在4x4分辨率中有16個(gè)區(qū)域）設(shè)定了兩個(gè)閾值：一個(gè)基于信號(hào)強(qiáng)度，另一個(gè)基于物體的測(cè)量距離。

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開(kāi)發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開(kāi)發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請(qǐng)。
主控為STM32G431CB，TOF為VL53L8CX

生成STM32CUBEMX

選擇MCU

測(cè)試版所用的MCU為STM32G431CB。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開(kāi)發(fā)板的串口。

配置串口。

IIC配置

在這個(gè)應(yīng)用中，VL53L8CX模塊通過(guò)I2C（IIC）接口與主控器通信。具體來(lái)說(shuō)，VL53L8CX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。

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(duì)應(yīng)管腳為PA12。

配置為PA12。

INT設(shè)置

自主模式可以通過(guò)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(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(dòng)層。

串口重定向

打開(kāi)魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會(huì)出現(xiàn) identifier “FILE” is undefined報(bào)錯(cuò)。

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

函數(shù)聲明和串口重定向：

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

代碼配置

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

TOF代碼配置

在main.c中添加對(duì)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(cè)

在激光雷達(dá)和飛行時(shí)間（ToF）傳感器的測(cè)量中，kcps 代表 每秒千計(jì)數(shù)（kilo counts per second）。這是一個(gè)用于表示傳感器每秒鐘探測(cè)到的光子返回計(jì)數(shù)的單位。具體來(lái)說(shuō)，它反映了每秒鐘每個(gè)感光單元（SPAD）檢測(cè)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(cè)閾值 */
	/*********************************/

    /* 在此示例中，我們希望每個(gè)區(qū)域有2個(gè)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(gè)區(qū)域，或在8x8中有64個(gè)） */
  for (int i = 0; i < 16; i++) {
		/* 第一個(gè)所需的閾值是GREATER_THAN模式。請(qǐng)注意，第一個(gè)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(hào)閾值設(shè)置為150 kcps/spads（格式會(huì)在驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)自動(dòng)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?yàn)槲覀冇?6個(gè)檢查器（16個(gè)區(qū)域x 1），所以最后一個(gè)是第15個(gè) */
  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(cè) */
	status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj->Dev, 1U);

	/* 設(shè)置傳感器的測(cè)量頻率，這決定了傳感器執(zhí)行測(cè)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(cè)類(lèi)型

這些宏定義用于在配置VL53L8CX傳感器時(shí)指定“檢測(cè)器”的類(lèi)型，它們表示測(cè)量值的窗口或范圍，由低閾值和高閾值定義。每個(gè)宏定義代表不同的檢測(cè)條件類(lèi)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(cè)量值在指定的低閾值和高閾值之間，則檢測(cè)為真。
VL53L8CX_OUT_OF_WINDOW:如果測(cè)量值在指定的低閾值和高閾值之外，則檢測(cè)為真。
VL53L8CX_LESS_THAN_EQUAL_MIN_CHECKER: 如果測(cè)量值小于或等于指定的低閾值，則檢測(cè)為真。
VL53L8CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER:如果測(cè)量值大于指定的高閾值，則檢測(cè)為真。
VL53L8CX_EQUAL_MIN_CHECKER:如果測(cè)量值等于指定的低閾值，則檢測(cè)為真。
VL53L8CX_NOT_EQUAL_MIN_CHECKER:如果測(cè)量值不等于指定的低閾值，則檢測(cè)為真。

距離閾值檢測(cè)

配置VL53L8CX傳感器進(jìn)行距離測(cè)量，并設(shè)置每個(gè)區(qū)域的檢測(cè)閾值，使傳感器能夠檢測(cè)特定距離范圍內(nèi)的目標(biāo)。通過(guò)設(shè)置測(cè)量頻率和啟動(dòng)測(cè)量，傳感器將開(kāi)始定期進(jìn)行測(cè)距，并根據(jù)配置的閾值進(jìn)行檢測(cè)。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(cè)結(jié)果。

	/*********************************/
	/*  程序檢測(cè)閾值 */
	/*********************************/

    /* 在此示例中，我們希望每個(gè)區(qū)域有2個(gè)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(gè)區(qū)域，或在8x8中有64個(gè)） */
  for (int i = 0; i < 16; i++) {	
		/* 第二個(gè)所需的檢查器是IN_WINDOW模式。我們將設(shè)置一個(gè)數(shù)學(xué)閾值VL53L5CX_OPERATION_OR，以將前一個(gè)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(huì)在驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)自動(dòng)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?yàn)槲覀冇?6個(gè)檢查器（16個(gè)區(qū)域x 1），所以最后一個(gè)是第15個(gè) */
  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(cè) */
	status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj->Dev, 1U);

	/* 設(shè)置傳感器的測(cè)量頻率，這決定了傳感器執(zhí)行測(cè)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(lái)獲取對(duì)應(yīng)的INT位狀態(tài)來(lái)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(cè)距數(shù)據(jù)
		status = vl53l8cx_get_ranging_data(&(pL8obj->Dev), &data);
		printf("n");
		// 循環(huán)打印所有16個(gè)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(cè)。

200-400mm距離檢測(cè)。

審核編輯 黃宇