概述

最近在弄ST Demo，需要樣片的可以加群申請：615061293 / 925643491。

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置預定義的條件，當這些條件滿足時，傳感器可以觸發一個中斷。

VL53L8CX傳感器允許用戶更靈活地定義響應行為，特別是當檢測到特定的測量結果時。例如，可以設置當對象的距離低于或高于特定值時，觸發中斷。這種功能在各種實際應用中，如智能開關、安全系統或機器人導航中，都非常有用。

視頻教學

[https://www.bilibili.com/video/BV1igCjYpEDL/]

樣品申請

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

源碼下載

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

實現demo

配置VL53L8CX傳感器以實現特定條件下的目標檢測和距離測量。通過設置信號強度和距離閾值，可以根據具體應用需求定制傳感器的檢測行為，使其在各種場景中發揮作用。

實現為每個區域（在4x4分辨率中有16個區域）設定了兩個閾值：一個基于信號強度，另一個基于物體的測量距離。

硬件準備

首先需要準備一個開發板，這里我準備的是自己繪制的開發板，需要的可以進行申請。

主控為STM32H503CBT6，TOF為VL53L8CX

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設置為開發板的串口。

配置串口，速率為921600。

IIC配置

在這個應用中，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 設置

若進行IIC通訊，LPn設置為高電平狀態。

這里對應管腳為PB0。

INT設置

自主模式可以通過獲取INT管腳進行判斷數據是否準備好。

配置PB1為輸入模式。

X-CUBE-TOF1

本節介紹在不需要使用樣例應用時如何使用STM32CubeMX將X-CUBE-TOF1軟件包添加到項目中。有了這樣的設置，就只配置了驅動層。

堆棧設置

若無法正常運行需要修改優化等級。

串口重定向

打開魔術棒，勾選MicroLIB

代碼配置

在custom_ranging_sensor.c代碼中，有IO口驅動VL53L8CX進行復位的代碼，由于沒有配置對應的IO，所以需要注釋掉。

TOF代碼配置

在main.c中添加對應頭文件。

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

/* USER CODE END Includes */

函數與變量定義：

/* 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

在激光雷達和飛行時間（ToF）傳感器的測量中，kcps 代表 每秒千計數（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）檢測到的光子數量。

較高的kcps值通常表示反射率較高的目標或較近的目標，而較低的kcps值則表示反射率較低的目標或較遠的目標。

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

    /* 在此示例中，我們希望每個區域有2個閾值，分辨率為4x4 */
    /* 創建閾值數組（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];

    /* 為所有區域添加閾值（在4x4的分辨率中有16個區域，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學操作VL53L8CX_OPERATION_NONE設置。
         * 在此示例中，信號閾值設置為150 kcps/spads（格式會在驅動程序內自動更新）
         */

    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;

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

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

    /* 設置傳感器的測量頻率，這決定了傳感器執行測量的速度 */
    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傳感器進行距離測量，并設置每個區域的檢測閾值，使傳感器能夠檢測特定距離范圍內的目標。通過設置測量頻率和啟動測量，傳感器將開始定期進行測距，并根據配置的閾值進行檢測。這些步驟確保傳感器按預期工作，并在指定條件下觸發相應的檢測結果。

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

    /* 在此示例中，我們希望每個區域有2個閾值，分辨率為4x4 */
    /* 創建閾值數組（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];


    /* 為所有區域添加閾值（在4x4的分辨率中有16個區域，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。我們將設置一個數學閾值VL53L5CX_OPERATION_OR，以將前一個檢查器添加到此檢查器。
         * 在此示例中，距離閾值設置在200mm和400mm之間（格式會在驅動程序內自動更新）。
         */        
    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;

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

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

    /* 設置傳感器的測量頻率，這決定了傳感器執行測量的速度 */
    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

主程序來獲取對應的INT位狀態來判定數據是否準備好。

/* 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據
        status = vl53l8cx_get_ranging_data(&(pL8obj- >Dev), &data);
        printf("n");
        // 循環打印所有16個區域的數據
        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 */

演示結果

1500-1700kcps/SPADs檢測。

200-400mm距離檢測。

審核編輯 黃宇