概要

TFmini-S LiDAR Sensor是基于 TFmini 的升級項目，它是一款小型化，單點測距的產品，基于 ToF（飛行時間）原理，配合獨特的光學、電學、算法設計，主要實現穩定、精準、高靈敏度和高速的距離測量的功能。產品本身除了具有 TFmini 的低成本、小體積、測距遠等特點外，測距精度更高，對于室外強光、不同溫度、不同反射率等不同環境下適應性更強，更低功耗，探測頻率也更加靈活。產品同時兼容 UART 和 I2C 通信接口，可通過指令進行切換。
TFmini-S 基于 ToF（Time of Flight）即飛行時間原理。具體為產品周期性的向外發出近紅外光調制波，調制波遇物體后反射。產品通過測量調制波往返相位差，得到飛行時間，再計算出產品與被測目標之間的相對距離。

TFmini-S模塊基本參數

TFmini-S模塊引腳

TFmini-S通信接口

UART數據通信協議

IIC數據通信協議

I/O工作模式

I/O 輸出模式下，不能輸出測距值，只是在距離從小變大超過高閾值的時候或者從大到小低 于低閾值的時候讓 I/O 口電平反轉。當輸出為近區電平時，測量值大于滯回區間的遠端點后，輸出切換為遠區電平；當輸出為遠區電平時，測量值小于滯回區間的近端點時，輸出切換為近區電平。（高電平：3.3V，低電平：0V）

串口數據通信

TFmini-S 有兩種數據輸出格式，標準數據輸出格式和字符串數據格式，兩種格式可通過指令代碼相互切換。
? 標準數據輸出格式（默認）：
數據結構：數據幀長度為9字節。包含距離信息（Distance）、信號強度信息（Strength）、 溫度（Temp）、數據校驗字節（Checksum）等。數據格式為 16 進制（HEX）

Dist(Distance)：代表 TFmini-S 測量輸出的距離值，默認單位為cm，解析為十進制的值范圍為0-2000。實際使用過程中，當信號強度值Strength<100時，Dist的測量值被認為不可信，默認輸出-1。
Strength：指信號強度，默認輸出值會在0-65535之間。當測距檔位一定時，測距越遠，信號強度越低；目標物反射率越低，信號強度越低。
Temp(Temperature)：表征芯片內部溫度值。攝氏度 = Temp / 8 – 256。

? 字符串數據格式
以字符串形式輸出，單位為m，比如測距為1.21m，則輸出字符串1.21，后跟轉義字符rn。

ESP32與TFmini-S接線

TFmini-S模塊接到了ESP32的串口2引腳上

Arduino串口驅動代碼

#include < HardwareSerial.h > // Reference the ESP32 built-in serial port library
HardwareSerial lidarSerial(2); // Using serial port 2
#define RXD2 16
#define TXD2 17

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Initializing serial port
  lidarSerial.begin(115200, SERIAL_8N1, RXD2, TXD2); // Initializing serial port
}

void loop() {
  uint8_t buf[9] = {0}; // An array that holds data
  if (lidarSerial.available() > 0) {
    lidarSerial.readBytes(buf, 9); // Read 9 bytes of data
    if( buf[0] == 0x59 && buf[1] == 0x59)
    {
      uint16_t distance = buf[2] + buf[3] * 256;
      uint16_t strength = buf[4] + buf[5] * 256;
      int16_t temperature = buf[6] + buf[7] * 256;
      Serial.print("Distance: ");
      Serial.print(distance);
      Serial.print(" cm, strength: ");
      Serial.print(strength);
      Serial.print(", temperature: ");
      Serial.println(temperature / 8.0 - 256.0);
    }
  }
  delay(10); 
}

ESP32的串口1作為測量數據顯示到串口助手上，ESP32的串口2與TFmini-S模塊的串口通信。將以上代碼上傳到ESP32中，將TFmini-S模塊與測量目標離開一定距離，打開串口監視器可得到測量距離結果如下：

總結

以上實驗使用的TFmini-S模塊默認的串口通信協議，沒做任何內部參數的修改，ESP32作為主控讀取并轉換出TFmini-S模塊的測量數據。其他的通信協議的使用和參數的修改，可詳細參考TFmini-S模塊的說明書。

審核編輯 黃宇