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網(wǎng)上找到VL53L0X的資料，該芯片為最小的激光測(cè)距芯片，低功耗、測(cè)量快，包括中文的說(shuō)明文檔及原廠的API資料（英文），供參考。
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特點(diǎn)
完全集成的微型模塊
–940nm 激光 vcsel
– vcsel 驅(qū)動(dòng)器 -測(cè)距傳感器與先進(jìn)的嵌入式微控制器
–快速 , 準(zhǔn)確的距離范圍
–測(cè)量絕對(duì)范圍達(dá) 2 米
–報(bào)告的范圍是獨(dú)立的目標(biāo)反射率
–可在高紅外環(huán)境光水平下運(yùn)行
–先進(jìn)的嵌入式光學(xué)交叉通話補(bǔ)償 , 簡(jiǎn)化覆蓋玻璃選擇眼睛安全
–符合最新標(biāo)準(zhǔn) iec 60825-1: 2014-第三版的 1 級(jí)激光設(shè)備集成
–單反射組件
–無(wú)需額外的光學(xué)元件
–單電源
–用于設(shè)備控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)?i2c 接口
–xod 演 (重置 ) 和中斷 gpio – 可編程 i2c 地址
應(yīng)用用戶檢測(cè)個(gè)人計(jì)算機(jī) / 筆記本電腦 /平板電腦和物聯(lián)網(wǎng) (節(jié)能)。機(jī)器人 (障礙物檢測(cè) )。
白色物品 (自動(dòng)水龍頭中的手部檢測(cè)、肥皂分配器等一維手勢(shì)識(shí)別。
激光輔助自動(dòng)對(duì)焦。增強(qiáng)和加速相機(jī)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)性能 , 特別是在困難場(chǎng)景 (低光照水平、低對(duì)比度 ) 或快速移動(dòng)的視頻模式下。描述 vl53l0x 是新一代飛行時(shí)間 (tof) 激光測(cè)距模塊 , 安裝在當(dāng)今市場(chǎng)上最小的封裝中 , 提供與傳統(tǒng)技術(shù)不同的目標(biāo)反射率的精確距離測(cè)量。 它可以測(cè)量高達(dá) 2米的絕對(duì)距離 , 在測(cè)距性能水平方面樹(shù)立了新的標(biāo)桿 , 為各種新的應(yīng)用打開(kāi)了大門。
vl53l0x 集成了領(lǐng)先的 spad 陣列 (單光子雪崩二極管 ), 并嵌入了 st 的第二代fliglsensetm 專利技術(shù)。
vl53l0x 的 940nm vcsel 發(fā)射器 (垂直腔表面發(fā)射激光 ) 是人眼完全看不見(jiàn)的 , 再加上內(nèi)部物理紅外濾光片 , 它可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的距離 , 更高的免疫力和更好的魯棒性覆蓋玻璃光學(xué)交叉交談。
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1.2 系統(tǒng)框圖
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2019-1-21 01:09 上傳
1.3 設(shè)備引腳
圖 2 顯示了 vl53l0x 的引腳 (另見(jiàn)圖 22)。
圖 2。vl53l0x 夾出 (底部視圖 )
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2019-1-21 01:10 上傳
引腳功能描述:
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電路原理圖
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2019-1-21 01:11 上傳
注: 外部電源 avdd 上的電容器應(yīng)盡可能靠近 avddvcsel 和 avssvcsel 模塊引腳。
注: 外部上拉電阻值可在 i2c 總線規(guī)范中找到。 拉拔通常每輛公交車只安裝一次 , 靠近主機(jī)。對(duì)于 2.8 v 和 400KHz i2c 時(shí)鐘的 avdd, 上拉電阻的推薦值為 1.5 k 至 2k 歐姆。
注: 必須始終驅(qū)動(dòng) xshut 引腳 , 以避免泄漏電流。 如果不知道主機(jī)狀態(tài) , 則需要拉。xshut 需要使用硬件待機(jī)模式 (沒(méi)有 i2c 通信 )。
注: xshut 和 gpio1 拉起建議的值是 10k 歐姆
注: gpio1 如果不使用 , 將保持未連接
2 功能描述
2.1 系統(tǒng)功能描述
圖 4 顯示了系統(tǒng)級(jí)功能描述。主機(jī)客戶應(yīng)用程序正在使用 api (應(yīng)用程序編程接口 ) 控制 vl53l0x 設(shè)備。
api 向客戶應(yīng)用程序公開(kāi)了一組高級(jí)功能 , 允許控制 vl53l0x 固件 (fw), 如初始化 /校準(zhǔn), 測(cè)距 startstop, 精度的選擇 , 測(cè)距模式的選擇。
api 是一個(gè)交鑰匙解決方案 , 它由一組 c 函數(shù)組成 , 可實(shí)現(xiàn)最終用戶應(yīng)用程序的快速開(kāi)發(fā) , 而不會(huì)使直接多寄存器訪問(wèn)變得復(fù)雜。 api 的結(jié)構(gòu)使其可以通過(guò)隔離良好的平臺(tái)層在任何類型的平臺(tái)上進(jìn)行編譯。 api 包允許用戶充分利用 vl53l0x 功能。
api 的詳細(xì)說(shuō)明可在 vl53l0x api 用戶手冊(cè)中找到 (單獨(dú)的文檔 , docid029105)。
vl53l0x fw 完全管理硬件 (hw) 寄存器訪問(wèn)。
第 2.2 節(jié): 固件狀態(tài)機(jī)說(shuō)明詳細(xì)說(shuō)明了固件狀態(tài)機(jī)。
2.3.1 spad 和溫度校準(zhǔn)
為了優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài) , 必須對(duì)參考 spad 進(jìn)行校準(zhǔn)。在初始制造校準(zhǔn)過(guò)程中 , 只需執(zhí)行一次參考 spad 校準(zhǔn) , 然后校準(zhǔn)數(shù)據(jù)就應(yīng)存儲(chǔ)在主機(jī)上。
溫度校準(zhǔn)是對(duì)兩個(gè)參數(shù) (vhv 和相位 cal) 的校準(zhǔn) , 這兩個(gè)參數(shù)與溫度有關(guān)。 這兩個(gè)參數(shù)用于設(shè)置設(shè)備靈敏度。校準(zhǔn)應(yīng)在初始制造校準(zhǔn)過(guò)程中進(jìn)行 , 當(dāng)溫度變化超過(guò) 8°c 時(shí), 必須再次進(jìn)行校準(zhǔn)。
有關(guān) spad 和溫度校準(zhǔn)的更多詳細(xì)信息 , 請(qǐng)參閱 vl53l0x api 用戶手冊(cè)。
2.3.2 測(cè)距偏移校準(zhǔn)
測(cè)距偏移可以用平均偏移來(lái)描述 , 這是測(cè)量與實(shí)際距離的中心。
應(yīng)在工廠進(jìn)行偏移校準(zhǔn) , 以獲得最佳性能 (建議在 10cm 時(shí)進(jìn)行 )。偏移校準(zhǔn)應(yīng)考慮到 : 電源電壓和溫度
VL53L0X模塊上方的防護(hù)罩玻璃
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2.4 測(cè)距操作模式
api 中有 3 種測(cè)距模式 :
1. 單測(cè)距測(cè)距
僅在調(diào)用 api 函數(shù)后執(zhí)行一次。系統(tǒng)自動(dòng)返回到 sw 待機(jī)狀態(tài)。
2. 連續(xù)測(cè)距。
在調(diào)用 api 函數(shù)后 , 以連續(xù)的方式執(zhí)行范圍。測(cè)量完成后 , 將立即啟動(dòng)另一個(gè)測(cè)量。用戶必須停止范圍才能返回到 sw 待機(jī)狀態(tài)。最后一次測(cè)量在停止前完成。
3. 定時(shí)范圍。
在調(diào)用 api 函數(shù)后 , 以連續(xù)的方式執(zhí)行范圍。測(cè)量完成后 , 在用戶定義的延遲后啟動(dòng)另一個(gè)測(cè)量值。此延遲 (測(cè)量期間 ) 可以通過(guò) api 定義。用戶必須停止范圍才能返回到 sw 待機(jī)狀態(tài)。如果停止請(qǐng)求是在范圍測(cè)量過(guò)程中發(fā)出的, 則測(cè)量將在停止前完成。如果發(fā)生在測(cè)量之間 , 范圍測(cè)量將立即停止。
2.5 測(cè)距配置文件。
有 4 個(gè)不同的范圍配置文件可通過(guò) api 示例代碼�？蛻艨梢愿鶕�(jù)其用例性能要求創(chuàng)建自己的測(cè)距配置文件。欲了解更多詳情 , 請(qǐng)參閱 vl53l0x api 用戶手冊(cè)。
1. 默認(rèn)模式。
2. 高速。
3. 高精度。
4. 遠(yuǎn)距離。
2.6.1 初始化和負(fù)載校準(zhǔn)數(shù)據(jù)階段。
初始化和校準(zhǔn)階段在第一次測(cè)距之前或設(shè)備重置之后執(zhí)行 , 請(qǐng)參見(jiàn)圖 9。然后 , 用戶可能必須定期重復(fù)溫度校準(zhǔn)階段 , 具體取決于使用情況。有關(guān)校準(zhǔn)功能的更多詳細(xì)信息 , 請(qǐng)參閱 vl53l0x api 用戶手冊(cè)。
2.6.2 測(cè)距階段。
測(cè)距相位由范圍設(shè)置和范圍測(cè)量組成。
在測(cè)距操作中 , 發(fā)射了多個(gè) vcsel 紅外脈沖 , 然后由目標(biāo)對(duì)象反射回來(lái) , 并被接收陣列檢測(cè)到。在 vl53l0x 中使用的光電探測(cè)器采用了先進(jìn)的超快 spad 技術(shù) (單光子雪崩二極管 ), 并受到多項(xiàng)專利的保護(hù)。
一個(gè)范圍的典型計(jì)時(shí)預(yù)算是 33 毫秒 (初始化 /測(cè)距 /內(nèi)務(wù)處理 ), 請(qǐng)參見(jiàn)圖 12, 實(shí)際范圍測(cè)量采用 23 毫秒 , 參見(jiàn)圖 9。最小范圍測(cè)量周期為 8 毫秒。
注: 最小范圍計(jì)時(shí)預(yù)算為 20 毫秒。最大值為 5 秒。計(jì)時(shí)預(yù)算越長(zhǎng) , 精度和測(cè)距距離能力就越高
2.6.3 數(shù)字家政服務(wù)。
數(shù)字處理 (內(nèi)部管理 ) 是測(cè)距序列內(nèi)的最后一個(gè)操作 , 用于計(jì)算、 驗(yàn)證或拒絕測(cè)距測(cè)量。
此處理的一部分在內(nèi)部執(zhí)行 , 而另一部分由 api 在主機(jī)上執(zhí)行。
在數(shù)字處理結(jié)束時(shí) , 測(cè)距距離由 vl53l0x 本身計(jì)算。如果無(wú)法測(cè)量距離 (微弱信號(hào) , 無(wú)目標(biāo) ...), 則提供相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼。
在設(shè)備本身上執(zhí)行以下功能
信號(hào)值檢查 (弱信號(hào) )。
偏移校正。
交叉對(duì)話校正 (在蓋板玻璃的情況下 )。
最終測(cè)距值計(jì)算。
當(dāng) api 執(zhí)行以下操作時(shí)
返回忽略閾值 rit 檢查 (信號(hào)檢查與交叉對(duì)話 )。
檢查 (精度條件 )。
最終測(cè)距狀態(tài)計(jì)算。
如果用戶想要提高測(cè)距精度 , 主機(jī)可以執(zhí)行一些額外的處理 (不是 api 的一部分 ), 例如滾動(dòng)平均值、滯后或任何類型的過(guò)濾。
2.7 獲取數(shù)據(jù) : 中斷或輪詢。
用戶可以使用輪詢或中斷機(jī)制獲取最終數(shù)據(jù)。
輪詢模式 : 用戶必須通過(guò)輪詢 api 函數(shù)來(lái)檢查正在進(jìn)行的測(cè)量的狀態(tài)。
中斷模式 : 中斷引腳 (gpio1) 在新測(cè)量可用時(shí)向主機(jī)發(fā)送中斷。
這兩種模式的描述可在 vl53l0x api 用戶手冊(cè)中找到。
2.8 設(shè)備編程和控制。
設(shè)備物理控制接口為 i2c, 如第 3 節(jié): 控制接口中所述。 提供了一個(gè)軟件層 (api) 來(lái)控制設(shè)備。 api 在 vl53l0x api 用戶手冊(cè)中進(jìn)行了描述。
2.9 電源序列。
2.9.1 開(kāi)機(jī)和啟動(dòng)順序。
有兩個(gè)選項(xiàng)可用于設(shè)備電源啟動(dòng) /啟動(dòng)。
選項(xiàng) 1: 從主機(jī)連接和控制 xshut 引腳。
此選項(xiàng)有助于優(yōu)化功耗 , 因?yàn)?vl53l0x 可以在不使用時(shí)完全關(guān)閉電源 , 然后通過(guò)主機(jī)gpio (使用 xshut 引腳 ) 喚醒。硬件待機(jī)模式被定義為 avdd 存在且 xshut 較低的時(shí)期。
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2019-1-21 01:20 上傳
tboot 最大為 1.2 毫秒。
選項(xiàng) 2: xshut 引腳不受主機(jī)控制 , 并通過(guò)上拉電阻與 avdd 捆綁在一起。在 xshut 引腳不受控制的情況下 , 電源啟動(dòng)序列如圖 11 所示。在這種情況下 , 設(shè)備在 fw boot 后自動(dòng)在 sw 待機(jī)狀態(tài)中運(yùn)行 , 而無(wú)需進(jìn)入 hw 待機(jī)狀態(tài)。
圖 11。在不受控制的 xshut 的情況下啟動(dòng)和引導(dǎo)順序
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tboot 最大為 1.2 毫秒。
2.10 測(cè)距順序。
圖 12。測(cè)距順序
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ttiming _ budget 是由用戶使用專用 api 功能設(shè)置的參數(shù)。默認(rèn)值為 33 毫秒。
3 控制接口。
此部分指定控制接口。 i2c 接口使用兩個(gè)信號(hào) : 串行數(shù)據(jù)線 (sda) 和串行時(shí)鐘線 (scl)。連接到總線的每個(gè)設(shè)備都使用唯一的地址 , 并且存在簡(jiǎn)單的主從關(guān)系。sda 和 scl 線路都使用位于主機(jī)上的上拉電阻連接到正電源電壓。線路只主動(dòng)低驅(qū)動(dòng)。當(dāng)線路浮動(dòng) , 上拉電阻將線路拉上時(shí) , 就會(huì)出現(xiàn)高條件。當(dāng)沒(méi)有傳輸數(shù)據(jù)時(shí) , 兩行都很高。時(shí)鐘信號(hào) (scl) 生成由主設(shè)備執(zhí)行。主設(shè)備啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸。 vl53l0x 上的 i2c 總線的最大速度為 400 kbitss, 并使用 0x52 的設(shè)備地址。
圖 13。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議
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2019-1-21 01:21 上傳
信息以 8 位數(shù)據(jù)包 (字節(jié)) 的形式打包 , 后面總是有一個(gè)確認(rèn)位 , ac 表示為 vl53l0x 確認(rèn), am 用于主確認(rèn) (主機(jī)總線主機(jī) )。內(nèi)部數(shù)據(jù)是通過(guò)在 scl 上升邊緣對(duì) sda 進(jìn)行采樣而產(chǎn)生的。在 scl 的高周期內(nèi) , 外部數(shù)據(jù)必須是穩(wěn)定的。這方面的例外情況是 sda 分別下降或上升時(shí)的啟動(dòng) (s) 或停止 (p) 條件 , 而 scl 較高。
消息包含一系列字節(jié) , 前面是開(kāi)始條件 , 后面是停止或重復(fù)啟動(dòng) (另一個(gè)啟動(dòng)條件 , 但沒(méi)有前面的停止條件 ), 然后是另一個(gè)消息。 第一個(gè)字節(jié)包含設(shè)備地址 (0x52), 還指定數(shù)據(jù)方向。 如果最不重要的位較低 (即 0x52), 則消息是對(duì)從屬服務(wù)器的主寫入。 如果設(shè)置了 lsb (即0x53), 則該消息是從奴隸那里讀取的主消息。圖 14。設(shè)備地址 : 0x52
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2019-1-21 01:22 上傳
與相機(jī)模塊的所有串行接口通信必須從啟動(dòng)條件開(kāi)始。 vl53l0x 模塊通過(guò)將 sda 線壓低 , 確認(rèn)收到了有效地址。存儲(chǔ) read/jab 務(wù)位 (地址字節(jié)的 lsb) 的狀態(tài) , 并且可以解釋從 sda 采樣的下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。在寫入序列中 , 接收到的第二個(gè)字節(jié)提供一個(gè) 8 位索引 , 該索引指向內(nèi)部的一個(gè) 8 位寄存器。
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2019-1-21 01:22 上傳
當(dāng)數(shù)據(jù)由從站接收時(shí) , 它將一點(diǎn)一點(diǎn)地寫入序列 /并行寄存器。在從站接收到每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后 , 將生成一個(gè)確認(rèn) , 然后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在當(dāng)前索引所尋址的內(nèi)部寄存器中。
在讀取消息期間 , 以設(shè)備地址字節(jié)之后的字節(jié)讀出當(dāng)前索引所尋址的寄存器的內(nèi)容。 此寄存器的內(nèi)容并行加載到串行并行寄存器中 , 并通過(guò) scl 的下降邊緣從設(shè)備中時(shí)鐘。
圖 16。數(shù)據(jù)格式 (讀)
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在每個(gè)字節(jié)的末尾 , 在讀取和寫入消息序列中 , 接收設(shè)備 (即寫入的 vl53l0x 和讀取的主機(jī) ) 發(fā)出確認(rèn)。
消息只能由總線主機(jī)在讀取操作過(guò)程中讀取完整字節(jié)后終止 , 方法可以是發(fā)出停止條件, 也可以是通過(guò)負(fù)確認(rèn) (即不將 sda 線拉低 )。
該接口還支持自動(dòng)遞增索引。傳輸?shù)谝粋�(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后 , 索引將自動(dòng)遞增 1。因此 , 主機(jī)可以連續(xù)向從站發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié) , 直到從站無(wú)法提供確認(rèn)或主機(jī)以停止條件終止寫入通信。 如果使用自動(dòng)遞增功能 , 則主服務(wù)器不必發(fā)送地址索引來(lái)附帶數(shù)據(jù)字節(jié)。
圖 17。VL53L0X數(shù)據(jù)格式 (順序?qū)懭?)
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