這次我們(men) 聊一聊激光測距模塊

我們(men) 用的是正點原子的STM32F103ZET6精英版。

 

一。VL53L0X 簡介

1.定義(yi)

VL53L0X 是 ToF 激光測距傳(chuan) 感器，利用飛行時間（ToF）原理，通過光子的飛行來回時間與(yu) 光速的計算，實現測距應用。

二。測量模式

1.VL53L0X 傳(chuan) 感器提供了 3 種測量模式，單次測量，連續測量，定時測量。

2.三種測量模式

（1） Single ranging（單次測量） ，在該模式下隻觸發執行一次測距測量，測量結束後，

VL53L0X 傳(chuan) 感器會(hui) 返回待機狀態，等待下一次觸發。

（2） Continuous ranging（連續測量） ，在該模式下會(hui) 以連續的方式執行測距測量。一

旦測量結束，下一次測量就會(hui) 立即啟動，用戶必須停止測距才能返回到待機狀態，最後的一

次測量在停止前完成。

（3） Timed ranging（定時測量） ，在該模式下會(hui) 以連續的方式執行測距測量。測量結

束後，在用戶定義(yi) 的延遲時間之後，才會(hui) 啟動下一次測量。用戶必須停止測距才能返回到待

機狀態，最後的一次測量在停機前完成。

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，測量時間也是有所區別的，

測量時間最快為(wei) 高速模式，隻需 20ms 內(nei) 就可以采樣一次，但精度確存在有±5%的誤差範圍。

而在長距離精度模式下，測距距離能達到 2m，測量時間在 33ms 內(nei) ，

但測量時需在黑暗條件（無紅外線）的環境下。

所以在實際的應用中，需根據當前的要求去選擇合適的精度模式，以達到最佳的測量效果。

四。工作流程

 

當上電，VL53L0X會(hui) 進入Hw Standby狀態，這是待機狀態，功耗很低。然後拉高XSHUT引腳，讓VL53L0X進入Fw Boot狀態，開始準備測距。如果不需要待機狀態，可以把XSHUT接到AVDD上。VL53L0X處於(yu) 休眠狀態是不能進行通信IIC

注意： VL53L0X有3種工作模式：

（1）單次模式：收到測距開始命令後，開始進行測量，測量完成後自動退出，進入Sw Standby狀態。

（2）連續模式：收到測距開始命令後，就一直進行測量，直到收到測距停止命令。收到測距停止命令時，會(hui) 把最後一次測量完成才退出。

（3）連續間隔模式：收到測距開始命令後，開始進行測量，完成一次測量後，等待一段時間再進行

下次測量，直到收到測距停止命令。測量等待間隔時間可調。

五。原理圖

 

六。引腳

1.基礎

模塊自帶了 2.8V 超低壓差穩壓芯片，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(yu) 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(chuan) 感器模塊通過一個(ge) 1*6 的排針（P1）同外部電路連接，各引腳的詳細描述如表 2.1.1 所示：

 

七。core文件

1.core 文件夾下有四個(ge) 重點.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(ge) C 文件的關(guan) 係可以用以下關(guan) 係圖來表示

 

注釋：

1. vl53l0x_api_core.c 文件，

提供有 vl53l0x 傳(chuan) 感器的底層操作核心函數。

2.vl53l0x_api_calibration.c 文件，

提供有 vl53l0x 傳(chuan) 感器校準操作的底層函數。

3 vl53l0x_api_strings.c 文件，

它實現信息內(nei) 容的獲取，提供有獲取 vl53l0x 傳(chuan) 感器設備 ID信息的底層函數，以及提供根據功能函數返回的狀態值去獲得其狀態信息（字符串）的底層函數

4.vl53l0x_api.c 文件，

則對以上的底層函數進行封裝，提供包括係統初始化、測量模式配置、參數配置、校準功能、狀態信息獲取、以及中斷配置等 API 函數。在一般的使用時，直接調取 vl53l0x_api.c 提供的 API 函數就可以了。

下麵是激光測距的API函數部分：

一。常用的API函數有這些

 

二。各個(ge) API函數的備注

1、 VL53L0X_Datalnit()函數

（1）該函數實現傳(chuan) 感器初始化，

（2）函數為(wei) VL53L0X_DataInit(VL53L0X_DEV Dev)，

（3）入口參數類型為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) ，結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器的 I2C 地址等重要信息。

注意：在失能傳(chuan) 感器設備，到再重新使能設備，需調用該函數進行初始化。

2、 VL53L0X_Staticlnit()函數

（1）該函數實現傳(chuan) 感器寄存器值恢複默認初值和工作狀態切換為(wei) 待機狀態

（2）函數為(wei) VL53L0X_StaticInit(VL53L0X_DEV Dev)

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量，VL53L0X_DEV結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器的 I2C 地址等重要信息

（4）該函數在初始化時進行調用

3、 VL53L0X_SetDeviceAddress()函數

（1）該函數實現修改傳(chuan) 感器設備的 I2C 地址

（2）函數為(wei) VL53L0X_SetDeviceAddress(VL53L0X_DEVDev,uint8_t DeviceAddress)

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量和 DeviceAddress 變量

（4）VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

（5）DeviceAddress 變量為(wei) 新設置的 I2C 地址

注意：重新使能設備後,I2C 地址為(wei) 會(hui) 恢複為(wei) 默認的 0x52 地址

（6）若修改設備 I2C 地址，需在使能設備後進行調用

（7）設置的 I2C 地址必須為(wei) 偶數，否則會(hui) 出現通訊出錯

4、 VL53L0X_SetDeviceMode()函數

（1）該函數實現傳(chuan) 感器測量的工作模式配置

（2）函數為(wei) VL53L0X_SetDeviceMode(VL53L0X_DEVDev,VL53L0X_DeviceModes DeviceMode)

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量和VL53L0X_DeviceModes 類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

（5）VL53L0X_DeviceModes 類型變量為(wei) 設置的工作模式

其中包含 SINGLE_RANGING 單次測量、 CONTINUOUS_RANGING 連續測量和 TIMED_RANGING定時器測量

（6）該函數在測量前初始化進行調用

5、 VL53L0X_PerformSingleMeasurement()函數

（1）該函現實現啟動傳(chuan) 感器一次測量

（2）函數為(wei) VL53L0X_PerformSingleRangingMeasurement(VL53L0X_DEVDev,VL53L0X_RangingMeasurementData_t*pRangingMeasurementData)

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量和 VL53L0X_RangingMeasurementData_t 結構體(ti) 類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

VL53L0X_RangingMeasurementData_t 結構體(ti) 變量為(wei) 返回測量距離的數據和測量範圍狀態等數據

（5）該函數一般在傳(chuan) 感器工作在單次測量模式下進行調用

6、 VL53L0X_StartMeasurement()和 VL53L0X_StopMeasurement()函數

（1）該函數分別實現了傳(chuan) 感器啟動測量和暫停測量

實現啟動測量的是VL53L0X_StartMeasurement()函數，

實現暫停測量的是VL53L0X_StopMeasurement()函數。

（2）函數為(wei) VL53L0X_StartMeasurement(VL53L0X_DEV Dev) 和 VL53L0X_StopMeasurement(VL53L0X_DEV Dev)

（3）入口參數都為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

（5）這兩(liang) 個(ge) 函數一般在測量時進行使用

7、 VL53L0X_GetRangingMeasurementData()函數

（1）該函數實現獲取傳(chuan) 感器采樣的測量數據

（2）函數為(wei) VL53L0X_PerformSingleRangingMeasurement(VL53L0X_DEV Dev,VL53L0X_Ranging MeasurementData_t *pRangingMeasurementData)

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV結構體(ti) 類型變量和VL53L0X_RangingMeasurementData_t結構體(ti) 類型變量

（4）VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

（5）VL53L0X_RangingMeasurementData_t 結構體(ti) 變量為(wei) 返回測量距離的數據和測量範圍狀態等數據

（6）該函數一般在傳(chuan) 感器工作在連續測量模式下進行使用

8、 VL53L0X_SetGpioConfig()函數

（1）該函數實現測量中斷模式的配置功能

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

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 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(ge) 變量的作用：

VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量作用 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

VL53L0X_DeviceModes 類型變量的作用 設置的測量工作模式（單次測量、連續測量、定時測量）

Pin 變量的作用 設置 GPIO 引腳口（使用時默認配置為(wei) 0）

VL53L0X_DeviceModes類型變量的作用 設置測量觸發中斷模式的

VL53L0X_InterruptPolarity 類型變量的作用 設置引腳的觸發模式（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）函數一般在傳(chuan) 感器工作在連續測量模式初始化配置時進行使用。

9、VL53L0X_SetlnterruptThresholds()函數

（1）該函數實現測量中斷模式上下限距離值的設置

（2）函數為(wei) VL53L0X_SetInterruptThresholds (VL53L0X_DEV Dev,VL53L0X_DeviceModes DeviceMode, FixPoint1616_t ThresholdLow,FixPoint1616_t ThresholdHigh)

（3）入口參數 VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量、VL53L0X_DeviceModes 類 型變量、ThresholdLow 和 ThresholdHigh 變量，VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息，

（4） VL53L0X_DeviceModes 類型變量為(wei) 設置的測量工作模式（單次測量、連續測量、定時測量等）

（5） ThresholdLow為(wei) 中斷觸發的下限距離值

ThresholdHigh為(wei) 設置中斷觸發的上限距離值

（6）該函數一般在傳(chuan) 感器工作在連續測量模式初始化配置時進行使用

10、VL53L0X_ClearInterruptMask()函數

(1)該函數實現清除測量中斷模式的中斷標誌位

(2)函數為(wei) VL53L0X_ClearInterruptMask(VL53L0X_DEV Dev,uint32_t InterruptMask)

(3)入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量， InterruptMask 變量

(4) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

(5) InterruptMask 變量為(wei) 設置中斷清除，默認設置為(wei) 0

(6)該函數在傳(chuan) 感器觸發中斷後時進行使用

11、VL53L0X_SetMeasurementTimingBudgetMicroSeconds()函數

(1)該函數實現配置測量工作模式的周期采樣時間的功能

(2)函數為(wei) VL53L0X_SetMeasure mentTimingBudgetMicroSeconds(VL53L0X_DEV Dev, uint32_t MeasurementTimingBudget MicroSeconds)

(3)入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量、MeasurementTimingBudget MicroSeconds 變量

(4) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

(5) MeasurementTimingBudgetMicroSeconds 變量為(wei) 設置測量工作模式的周期采樣時間，單位為(wei) ms

(6)該函數在工作模式初始化配置時進行使用

12、VL53L0X_PerformOffsetCalibration()函數

(1)該函數實現距離偏移的校準的功能

(2)函數為(wei) VL53L0X_PerformOffsetCalibration VL53L0X_ DEV Dev,FixPoint1616_t CalDistanceMilliMeter, int32_t *pOffsetMicroMeter)

(3)入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量、CalDistanceMilliMeter 變量和 pOffsetMicroMeter 指針變量, VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

(4) CalDistanceMilliMeter變量為(wei) 設置校準時與(yu) 傳(chuan) 感器設備的相對距離值，單位為(wei) mm

(5) pOffsetMicroMeter指針變量為(wei) 相對距離校準後傳(chuan) 感器返回的修正距離變量的指針

(6)該函數在校準時進行使用

13、VL53L0X_SetOffsetCalibrationDataMicroMeter()函數

（1）該函數實現設置距離補償(chang) 值的功能

（2）函數為(wei) VL53L0X_SetOffsetCalibrationDataMicro Meter(VL53L0X_DEV Dev, int32_t OffsetCalibrationDataMicroMeter)

（3）入口參數為(wei) VL53L0X_DEV 結構體(ti) 類型變量和 OffsetCalibrationDataMicroMeter 變量，VL53L0X_DEV 結構體(ti) 變量為(wei) 設置傳(chuan) 感器 I2C 地址等重要信息

（4）OffsetCalibrationDataMicroMeter 變量為(wei) 設置的距離補償(chang) 值

（5）該函數在補償(chang) 時進行使用