VL53L5CX驱动开发(3)----检测阈值

概述

本章展示如何使用VL53L5CX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。

最近在弄ST的课程，需要样片的可以加群申请：615061293 。

VL53L5CX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。

实现demo

主要展示了如何使用VL53L5CX传感器来设置和使用检测阈值。
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。

视频教学

https://www.bilibili.com/video/BV1WC4y1G79n/

样品申请

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

源码下载

https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88426870

生成STM32CUBEMX

选择MCU

测试版所用的MCU为STM32G431CB。

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

配置串口。

IIC配置

在这个应用中，VL53L5CX模块通过I2C（IIC）接口与主控器通信。具体来说，VL53L5CX模块的I2C引脚连接到主控器的PA8和PB5两个IO口。

配置IIC为快速模式，速度为400k。

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。

配置PB4为输入模式。

配置使能与复位

驱动中有对模块进行复位的操作。

配置PB15和PB3为输出管脚。

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。

由于需要自主模式，所以可以不开启主程序TOF执行代码。

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VL53L5CX进行复位的代码，由于没有配置对应的IO，所以需要注释掉。

由于没加载串口定义，所以注释掉#include “custom.h”

TOF代码配置

在main.c中添加对应头文件。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
#include "vl53l5cx.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 */

添加TOF初始化。
主要为设置检测阈值。

  /* USER CODE BEGIN 2 */


	/*********************************/
	/*  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） */
	VL53L5CX_DetectionThresholds thresholds[VL53L5CX_NB_THRESHOLDS];	
	
  /* Set all values to 0 */
  memset(&thresholds, 0, sizeof(thresholds));

	
  VL53L5CX_Object_t *pL5obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L5CX];

    /* 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VL53L5CX_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[2 * i].zone_num = i;
    thresholds[2 * i].measurement = VL53L5CX_SIGNAL_PER_SPAD_KCPS;
    thresholds[2 * i].type = VL53L5CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER;
    thresholds[2 * i].mathematic_operation = VL53L5CX_OPERATION_NONE;
    thresholds[2 * i].param_low_thresh = 150;
    thresholds[2 * i].param_high_thresh = 150;

		/* 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[2 * i + 1].zone_num = i;
    thresholds[2 * i + 1].measurement = VL53L5CX_DISTANCE_MM;
    thresholds[2 * i + 1].type = VL53L5CX_IN_WINDOW;
    thresholds[2 * i + 1].mathematic_operation = VL53L5CX_OPERATION_OR;
    thresholds[2 * i + 1].param_low_thresh = 200;
    thresholds[2 * i + 1].param_high_thresh = 400;
  }

	/* 必须明确指出最后的阈值。因为我们有32个检查器（16个区域x 2），所以最后一个是第31个 */
  thresholds[31].zone_num = VL53L5CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[31].zone_num;

	/* 向传感器发送阈值数组 */
	status |= vl53l5cx_set_detection_thresholds(&pL5obj->Dev, thresholds);

	/* 启用阈值检测 */
	status |= vl53l5cx_set_detection_thresholds_enable(&pL5obj->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 |= vl53l5cx_set_ranging_frequency_hz(&(pL5obj->Dev), 10);
	
	
  if (status != VL53L5CX_STATUS_OK)
  {
    printf("ERROR : Configuration programming error!\n\n");
    while (1);
  }

  status = vl53l5cx_start_ranging(&(pL5obj->Dev));
  if (status != VL53L5CX_STATUS_OK)
  {
    printf("vl53l5cx_start_ranging failed\n");
    while (1);
  }



  static VL53L5CX_ResultsData data;

  /* USER CODE END 2 */

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  ( GPIOB, GPIO_PIN_4) ==0)		
	{
		// 获取传感器的测距数据
		status = vl53l5cx_get_ranging_data(&(pL5obj->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/SPADs\r\n",
							 i,
							 data.target_status[VL53L5CX_NB_TARGET_PER_ZONE * i],
							 data.distance_mm[VL53L5CX_NB_TARGET_PER_ZONE * i],
							 data.signal_per_spad[VL53L5CX_NB_TARGET_PER_ZONE * i]);
		}
	}
	
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

Kcps/SPAD定义

Kcps/SPAD 是一个测量单位，其中 “Kcps” 代表千计数每秒（Kilo Counts Per Second），而 “SPAD” 代表单光子雪崩二极管（Single Photon Avalanche Diode）。
SPAD是一种高度敏感的光电二极管，当它接收到单个光子时就能产生雪崩击穿，从而输出较大的电流。由于其极高的灵敏度，它经常用于低光强度的测量中，如激光时间飞行距离测量（ToF）中。

状态说明

正常的数据返回状态为5，为了保持数据一致，用户需要过滤无效的目标器状态。为了给出信心评级，状态为5的目标被认为是100%有效的。6或9的状态可以用50%的置信度来考虑。所有其他状态都低于50%置信度。

演示结果

当测量距离为200mm-400mm时，会触发中断，进行数据打印。