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什么是VL53L1X？

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2021-11-11 07:19:00　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × heks 该类别下有 50 个回答。邀请回答 hgimtk 该类别下有 44 个回答。邀请回答新星之火12138 该类别下有 42 个回答。邀请回答 wang21cj 该类别下有 41 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 40 个回答。邀请回答 hjfjsdgfjdsf 该类别下有 37 个回答。邀请回答 fdjslkjd 该类别下有 35 个回答。邀请回答 uvysdfydad 该类别下有 35 个回答。邀请回答 werywer 该类别下有 35 个回答。邀请回答 h1654155957.9520 该类别下有 35 个回答。邀请回答 jenny042 该类别下有 34 个回答。邀请回答 dfzvzs 该类别下有 34 个回答。邀请回答维生素B2 该类别下有 34 个回答。邀请回答凤毛麟角该类别下有 34 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 33 个回答。邀请回答 ggfvxv 该类别下有 33 个回答。邀请回答刘洋该类别下有 33 个回答。邀请回答 meihuacg 该类别下有 33 个回答。邀请回答尼克wo 该类别下有 32 个回答。邀请回答储蓄叛逆该类别下有 32 个回答。邀请回答举报李慧相关推荐 • 怎么安装VL53L1X 7531 • 在哪里可以找到VL53L1X - Ultra Lite驱动程序-函数 VL53L1X_GetRangeStatus()返回值 385 • VL53L1X对黑色衣服感应距离变小的原因？ 241 • VL53L1X初始化序列后SW待机消耗的问题如何处理？ 340 • 如何改进VL53L1X ULD API的代码？ 228 • 使用VL53L1X检测乒乓球板上的乒乓球 3992 • VL53L1X GUI不能安装 2458 • 请教大神怎样使用VL53l1X来检测人员离开和进入呢？ 495 • 如何区分VL53L1CB和VL53L1CX？ 351 • 求助，能否提供VL53L1X UAPI源代码的github URL？ 164 1个回答

一、VL53L1X简介

  VL53L1X属于STMicroelectronics即常说的意法半导体（ST）公司推出的FlightSense™ 产品系列ToF(Time of flight)激光测距传感器。
  VL53L1X是目前市场上最快的微型ToF传感器，精确测距能力达4米，测距频率快至50 Hz。它采用微型、可回流焊封装，集成了一个单光子雪崩二极管（SPAD）接收阵列、一个940nm不可见激光1类发射器、物理红外滤波器和光学器件，可在各种环境照明条件下实现最佳测距性能，并提供一系列覆盖窗口选择。
  由于封装小巧，因此它很容易集成到设备中。与传统的红外传感器不同，VL53L1X采用ST最新一代ToF技术，无论目标颜色和反射率如何，都可以进行绝对距离测量。还可以对接收阵列上的ROI（感兴趣区域）大小进行编程，从而减小传感器 FoV（视场角）。VL53L1X激光测距传感器的实物图如下图所示。





  二、I2C概述

  Inter-Integrated Circuit，即内部集成电路接口，缩写为IIC或I2C。IIC总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C总线在物理连接上非常简单，分别由SDA(串行数据线)和SCL(串行时钟线)及上拉电阻组成。通信原理是通过对SCL和SDA线高低电平时序的控制，来产生I2C总线协议所需要的信号进行数据的传递。在总线空闲状态时，这两根线一般被上面所接的上拉电阻拉高，保持着高电平。如下图所示为单片机与I2C接口的传感器之间通信示意图。





  三、I2C总线协议

  对I2C总线的操作实际就是主从设备之间的读写操作。大致可分为以下两种操作情况：

主设备往从设备中写数据。数据传输格式如下：

第二，主设备从从设备中读数据。数据传输格式如下：





  实际上把I2C协议拆分开来它的组成有：起始条件、终止条件、地址段、数据段、响应ACK、非响应NACK。
  （1）START和STOP，起始和终止条件都是由主机（master）发起产生。总线在起始条件之后处于忙碌状态，在停止条件之后又处于空闲状态。





  起始条件：SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换。
  停止条件：SCL线是高电平时，SDA线从低电平向高电平切换。

地址段，地址段由7bit地址+读写位组成，一个7-bit的地址是从最高位（MSB）开始发送的，这个地址后面会紧跟1-bit（R/W）的操作符，1表示读操作，0表示写操作。接下来的一个bit是NACK/ACK，当这个帧中前面8 bit发送完后，接收端的设备获得SDA控制权，此时接收设备应该在第9个时钟脉冲之前回复一个ACK（将SDA拉低）以表示接收正常，如果接收设备没有将SDA拉低，则说明接收设备可能没有收到数据（如寻址的设备不存在或设备忙）或无法解析收到的消息，如果是这样，则由master来决定如何处理，比如：停止。

数据段，SDA数据线上的每个字节必须是8位，每次传输的字节数量没有限制。每个字节后必须跟一个响应位（ACK）。首先传输的数据是最高位（MSB)，SDA上的数据必须在SCL高电平周期时保持稳定，数据的高低电平翻转变化发生在SCL低电平时期。

  以传输Byte：1010 1010 (0xAAh)为例，SDA SCL传输时序如下所示：

响应ACK（Acknowledge）和非响应NACK（Not Acknowledge）,

每个字节传输必须带响应位，相关的响应时钟也由主机产生，在响应的时钟脉冲期间（第9个时钟周期），发送端释放SDA线，接收端把SDA拉低。以上图传输101010101为例，SCL第9位时钟高电平信号期间，SDA拉低其代表了有ACK响应位。当在SCL第9位时钟高电平信号期间，SDA仍然保持高电平，这种情况定义为NACK非响应位。这种情况下，主机可以直接产生STOP条件终止以后的传输或者继续重新START开始一个新的传输。以下情况会导致出现NACK位：
  a、接收机没有发送机响应的地址，接收端没有任何ACK发送给发射机；
  b、由于接收机正在忙碌处理实时程序导致接无法接收或者发送；
  c、传输过程中，接收机识别不了发送机的数据或命令；
  d、接收机无法接收；
  e、主机接收完成读取数据后，要发送NACK结束告知从机。
  以下图例代表NACK时序：





  根据I2C协议分解的各个部分，可得出读和写的时序图，以向某传感器的地址为0x09的寄存器写入两个字节 0x02和0x84为例，如下图所示为该过程时序图。





  以从某传感器的地址为0x09的寄存器中读出两个字节0x02和0x84为例，该时序图如下所示。





  四、激光测距实验

  激光测距实验使用STM32的GPIO模拟I2C与激光测距模组VL53L1X相连接，串口1即UART1，通过USB转串口模块连接电脑，把I2C获取到的VL53L1X的距离值（mm为单位）通过串口1传输到电脑端的串口调试助手显示出来。做该实验的时候需要把视觉模组暂时取下，并且把USB转串口的线接到视觉模组接口处。激光测距模组VL53L1X在无人机支架底部，杜邦线和SH1.0接口接到主板上的USART3（这里用该接口的GPIO模拟I2C）的接口上，如下图所示。





  根据原理图，可以看到VL53L1X的I2C接口分别是：PB10、PB11，如下图所示。









  串口1的配置可以参考《串口（基础收发），配置代码（通过调用官方库）。
  获取VL53L1X的测距数据代码编写的思路如下：
  代码思路

1	管脚配置	1、定义结构体； 2、使能时钟； 3、填充结构体； 4、装载结构体。
2	I2C读写逻辑	I2C各个时序逻辑；读一个字节；写一个字节；读多个字节；写多个字节。
4	VL53L1X驱动	VL53L1X初始化；测距逻辑实现。

模拟I2C的GPIO初始化代码如下：





  VL53L1X的初始化代码如下。





  VL53L1X的测距代码如下。





  每隔5s读取一次距离，并发送到串口上。代码如下所示。





  这里注意要把串口的发送也配置好，这样才能把数据发送到电脑。串口1通过USB转串口模块接到电脑，保存、编译、下载代码，可以看到串口调试助手每隔5s在打印VL53L1X的2个字节的距离数据（mm为单位），数据如下图所示：