工程师经验:STM32F4驱动4路VL53L0测距你把握不住
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最近给朋友调试了STM32F407驱动VL53L0的激光测距,安装在机器人上的,遇到一些问题,这里发帖纪录一下。
关于VL53L0的资料和代码在正点原子那里都有,但是正点原子只是驱动了一路VL53L0,很多问题都需要我们自己解决,一路的VL53L0非常简单,随便参考一下例程就能完美解决,但是一旦涉及到多路设备,就会出现一堆问题,最突出最主要的就是多个VL53L0的地址设置,把握不住就会出现只有一路能正常使用的问题。
VL53L0X 简介
VL53L0X 是 ST 公司推出的新一代 ToF 激光测距传感器,采用了第二代 FlightSenseTM技术,利用飞行时间(ToF)原理,通过光子的飞行来回时间与光速的计算,实现测距应用。较比上一代 VL6180X,新的器件将飞行时间测距长度扩展至 2 米,测量速度更快,能效更高。除此之外,为使集成度过程更加快捷方便, ST 公司为此也提供了 VL53L0X 软件 API(应用编程接口)以及完整的技术文档,通过主 IIC 接口,向应用端输出测距的数据,大大降低了开发难度。
VL53L0X 特点包括:
①, 使用 940nm 无红光闪烁激光器,该频段的激光为不可见光,且不危害人眼。
②,系统视野角度(FOV)可达 25 度,传感器的感测有效工作直径扩展到 90 厘米。
③,采用脉冲式测距技术,避免相位式测距检测峰值的误差,利用了相位式检测中除波峰以外的光子。
④,多种精度测量和工作模式的选择。
⑤,测距距离能扩至到 2 米。
⑥, 正常工作模式下功耗仅 20mW,待机功耗只有 5uA。
⑦,高达 400Khz 的 IIC 通信接口。
⑧,超小的封装尺寸:2.4mm × 4.4mm × 1mm。
VL53L0X 工作模式
VL53L0X 传感器提供了 3 种测量模式, Single ranging(单次测量)、 Continuous ranging(连续测量)、以及 Timed ranging(定时测量),下面我们将简单介绍下:
(1) Single ranging(单次测量),在该模式下只触发执行一次测距测量,测量结束后,VL53L0X 传感器会返回待机状态,等待下一次触发。
(2) Continuous ranging(连续测量),在该模式下会以连续的方式执行测距测量。一旦测量结束,下一次测量就会立即启动,用户必须停止测距才能返回到待机状态,最后的一次测量在停止前完成。
(3) Timed ranging(定时测量),在该模式下会以连续的方式执行测距测量。测量结束后,在用户定义的延迟时间之后,才会启动下一次测量。用户必须停止测距才能返回到待机状态,最后的一次测量在停机前完成。根据以上的测量模式, ST 官方提供了 4 种不同的精度模式,如表格所示:
从表格可以看到,针对不同的精度模式,测量时间也是有所区别的,测量时间最快为高速模式,只需 20ms 内就可以采样一次,但精度确存在有±5%的误差范围。而在长距离精度模式下,测距距离能达到 2m,测量时间在 33ms 内,但测量时需在黑暗条件(无红外线)的环境下。所以在实际的应用中,需根据当前的要求去选择合适的精度模式,以达到最佳的测量效果。
以上资料来源于正点原子的《AN1703C ATK-VL53L0X 激光测距模块使用说明》。这里摘录一部分,方便进入主题。
因为今天是调试多路的VL53L0X设备,这里不完全借鉴正点原子的例程,但是官方提供的驱动我们还是必须要用的。
如果想要快速上手,文末直接下载我的代码,我的驱动库经过自己的修改,和正点原子有些不同。
我们直接从代码入手吧!
在初始化VL53L0X之前,我们必须初始化IIC外设,此次遵循正点原子的方法,用模拟IIC。
#ifndef _VL53L0X_I2C_H
#define _VL53L0X_I2C_H
#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_i2c.h"
//四个VL53L0挂载在同一个IIC总线下,所以使用四个片选信号--2019/10/30
//!!!!!!!注意:重新使能设备后,设备iic的地址会恢复为默认值0x52--2019/10/30
//VL53L0 0
#define I2C_SCL_GPIO GPIOB
#define I2C_PIN_SCL GPIO_Pin_8
#define I2C_SCL_HIGH() GPIO_SetBits(I2C_SCL_GPIO,I2C_PIN_SCL)
#define I2C_SCL_LOW() GPIO_ResetBits(I2C_SCL_GPIO,I2C_PIN_SCL)
#define I2C_SDA_GPIO GPIOB
#define I2C_PIN_SDA GPIO_Pin_9
#define I2C_SDA_HIGH() GPIO_SetBits(I2C_SDA_GPIO,I2C_PIN_SDA)
#define I2C_SDA_LOW() GPIO_ResetBits(I2C_SDA_GPIO,I2C_PIN_SDA)
#define I2C_SDA_STATE GPIO_ReadInputDataBit(I2C_SDA_GPIO,I2C_PIN_SDA)
//片选使能--2019/10/30
#define I2C_X_GPIO GPIOB
#define I2C_PIN_X0 GPIO_Pin_12
#define I2C_X0_HIGH() GPIO_SetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X0)
#define I2C_X0_LOW() GPIO_ResetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X0)
#define I2C_PIN_X1 GPIO_Pin_13
#define I2C_X1_HIGH() GPIO_SetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X1)
#define I2C_X1_LOW() GPIO_ResetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X1)
#define I2C_PIN_X2 GPIO_Pin_14
#define I2C_X2_HIGH() GPIO_SetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X2)
#define I2C_X2_LOW() GPIO_ResetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X2)
#define I2C_PIN_X3 GPIO_Pin_15
#define I2C_X3_HIGH() GPIO_SetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X3)
#define I2C_X3_LOW() GPIO_ResetBits(I2C_X_GPIO,I2C_PIN_X3)
void i2c_init(void);
uint8_t i2c_write(uint8_t addr, uint8_t reg, uint32_t len, uint8_t * data);
uint8_t i2c_read(uint8_t addr, uint8_t reg, uint32_t len, uint8_t *buf);
#endif
void i2c_init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
//模拟iic配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = I2C_PIN_SCL;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(I2C_SCL_GPIO,