VL53L8CX TOF开发(3)----检测阈值

嵌入式单片机MCU开发 2024-06-19 634

嵌入式单片机MCU开发

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描述

概述

最近在弄ST的课程，需要样片的可以加群申请：615061293 。

本章展示如何使用VL53L8CX近接传感器的"检测阈值"功能。这个功能允许用户为传感器设置预定义的条件，当这些条件满足时，传感器可以触发一个中断。

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VL53L8CX传感器允许用户更灵活地定义响应行为，特别是当检测到特定的测量结果时。例如，可以设置当对象的距离低于或高于特定值时，触发中断。这种功能在各种实际应用中，如智能开关、安全系统或机器人导航中，都非常有用。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1Qf421R71U/

样品申请

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

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源码下载

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

实现demo

配置VL53L8CX传感器以实现特定条件下的目标检测和距离测量。通过设置信号强度和距离阈值，可以根据具体应用需求定制传感器的检测行为，使其在各种场景中发挥作用。
实现为每个区域（在4x4分辨率中有16个区域）设定了两个阈值：一个基于信号强度，另一个基于物体的测量距离。

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。
主控为STM32G431CB，TOF为VL53L8CX
 

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生成STM32CUBEMX

选择MCU

测试版所用的MCU为STM32G431CB。
 

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串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。
 

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配置串口。
 

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IIC配置

在这个应用中，VL53L8CX模块通过I2C（IIC）接口与主控器通信。具体来说，VL53L8CX模块的I2C引脚连接到主控器的PA8和PB5两个IO口。

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配置IIC为快速模式，速度为400k。

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LPn 设置

若进行IIC通讯，LPn设置为高电平状态。

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这里对应管脚为PA12。

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配置为PA12。

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INT设置

自主模式可以通过获取INT管脚进行判断数据是否准备好。

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配置PA11为输入模式。
 

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X-CUBE-TOF1

本节介绍在不需要使用样例应用时如何使用STM32CubeMX将X-CUBE-TOF1软件包添加到项目中。有了这样的设置，就只配置了驱动层。
 

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串口重定向

打开魔术棒，勾选MicroLIB
 

在main.c中，添加头文件，若不添加会出现 identifier “FILE” is undefined报错。

 

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

 

函数声明和串口重定向：

 

/* 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 */

 

代码配置

在custom_ranging_sensor.c代码中，有IO口驱动VL53L8CX进行复位的代码，由于没有配置对应的IO，所以需要注释掉。

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TOF代码配置

在main.c中添加对应头文件。

 

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

/* USER CODE END Includes */

 

函数与变量定义：

 

/* 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阈值检测

在激光雷达和飞行时间（ToF）传感器的测量中，kcps 代表 每秒千计数（kilo counts per second）。这是一个用于表示传感器每秒钟探测到的光子返回计数的单位。具体来说，它反映了每秒钟每个感光单元（SPAD）检测到的光子数量。
较高的kcps值通常表示反射率较高的目标或较近的目标，而较低的kcps值则表示反射率较低的目标或较远的目标。

 

	/*********************************/
	/*  程序检测阈值 */
	/*********************************/

    /* 在此示例中，我们希望每个区域有2个阈值，分辨率为4x4 */
    /* 创建阈值数组（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];

    /* 为所有区域添加阈值（在4x4的分辨率中有16个区域，或在8x8中有64个） */
  for (int i = 0; i < 16; i++) {
		/* 第一个所需的阈值是GREATER_THAN模式。请注意，第一个必须始终使用数学操作VL53L8CX_OPERATION_NONE设置。
		 * 在此示例中，信号阈值设置为150 kcps/spads（格式会在驱动程序内自动更新）
		 */
		
    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;		
  }

	/* 必须明确指出最后的阈值。因为我们有16个检查器（16个区域x 1），所以最后一个是第15个 */
  thresholds[15].zone_num = VL53L8CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[15].zone_num;

	/* 向传感器发送阈值数组 */
	status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds(&pL8obj- >Dev, thresholds);

	/* 启用阈值检测 */
	status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj- >Dev, 1U);

	/* 设置传感器的测量频率，这决定了传感器执行测量的速度 */
	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;

 

检测类型

这些宏定义用于在配置VL53L8CX传感器时指定“检测器”的类型，它们表示测量值的窗口或范围，由低阈值和高阈值定义。每个宏定义代表不同的检测条件类型。

 

/**
 * @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:如果测量值在指定的低阈值和高阈值之间，则检测为真。
VL53L8CX_OUT_OF_WINDOW:如果测量值在指定的低阈值和高阈值之外，则检测为真。
VL53L8CX_LESS_THAN_EQUAL_MIN_CHECKER: 如果测量值小于或等于指定的低阈值，则检测为真。
VL53L8CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER:如果测量值大于指定的高阈值，则检测为真。
VL53L8CX_EQUAL_MIN_CHECKER:如果测量值等于指定的低阈值，则检测为真。
VL53L8CX_NOT_EQUAL_MIN_CHECKER:如果测量值不等于指定的低阈值，则检测为真。

距离阈值检测

配置VL53L8CX传感器进行距离测量，并设置每个区域的检测阈值，使传感器能够检测特定距离范围内的目标。通过设置测量频率和启动测量，传感器将开始定期进行测距，并根据配置的阈值进行检测。这些步骤确保传感器按预期工作，并在指定条件下触发相应的检测结果。

 

	/*********************************/
	/*  程序检测阈值 */
	/*********************************/

    /* 在此示例中，我们希望每个区域有2个阈值，分辨率为4x4 */
    /* 创建阈值数组（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];


    /* 为所有区域添加阈值（在4x4的分辨率中有16个区域，或在8x8中有64个） */
  for (int i = 0; i < 16; i++) {	
		/* 第二个所需的检查器是IN_WINDOW模式。我们将设置一个数学阈值VL53L5CX_OPERATION_OR，以将前一个检查器添加到此检查器。
		 * 在此示例中，距离阈值设置在200mm和400mm之间（格式会在驱动程序内自动更新）。
		 */		
    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;		
		
	}
	

	/* 必须明确指出最后的阈值。因为我们有16个检查器（16个区域x 1），所以最后一个是第15个 */
  thresholds[15].zone_num = VL53L8CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[15].zone_num;

	/* 向传感器发送阈值数组 */
	status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds(&pL8obj- >Dev, thresholds);

	/* 启用阈值检测 */
	status |= vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj- >Dev, 1U);

	/* 设置传感器的测量频率，这决定了传感器执行测量的速度 */
	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

主程序来获取对应的INT位状态来判定数据是否准备好。

 

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	if(HAL_GPIO_ReadPin  ( GPIOA, GPIO_PIN_11) ==0)		
	{
	
		// 获取传感器的测距数据
		status = vl53l8cx_get_ranging_data(&(pL8obj- >Dev), &data);
		printf("n");
		// 循环打印所有16个区域的数据
		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 */

 

演示结果

1500-1700kcps/SPADs检测。

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200-400mm距离检测。

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审核编辑 黄宇

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