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VL53L5CX驅動開發(2)----設置自主模式

嵌入式單片機MCU開發 ? 來源:嵌入式單片機MCU開發 ? 作者:嵌入式單片機MCU開 ? 2023-12-01 16:28 ? 次閱讀

概述

"自主模式"(Autonomous mode)通常指的是設備或系統能夠在沒有外部輸入的情況下獨立完成任務。對于傳感器,如VL53L5,自主模式可能意味著傳感器可以獨立、定期地進行測量,而不需要來自主控制器或主機的每一次單獨指令。

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選擇使用自主模式的原因可能包括:
簡化控制:一旦配置完成,傳感器可以獨立工作,減少主控制器與傳感器之間的通信需求。
穩定的測量頻率:在自主模式下,傳感器可以以固定的頻率進行測量,從而確保數據的穩定性和連續性。
減少響應延遲:由于傳感器持續地或定期地進行測量,數據可能會更快地準備好,從而減少了從請求到獲取數據的延遲。
主控制器工作量減少:主控制器可以被釋放出來執行其他任務,而不是持續地向傳感器發送測量命令。
低功耗應用:對于某些傳感器,自主模式可能更加能效,因為它可以在測量之間進入低功耗狀態。
實現預定任務:自主模式允許傳感器在特定條件下執行預定的任務,例如當檢測到某個特定值時觸發警報。
然而,是否使用自主模式取決于特定的應用需求。有些應用可能更傾向于連續模式,其中主控制器更頻繁地與傳感器交互,以獲得實時數據或更高的控制精度。

視頻教學

[https://www.bilibili.com/video/BV1S84y117QR/](

樣品申請

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

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源碼下載

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/88410573

自主模式與連續模式區別

VL53L5CX 傳感器的自主模式 (AUTONOMOUS) 和連續模式 (CONTINUOUS) 都允許連續的測量操作,但它們的工作方式和使用場景略有不同:
連續模式 (CONTINUOUS):
● 在此模式下,傳感器連續進行測量,每次測量后,就會產生一個新的結果。
● 傳感器會盡可能快地測量,基于所設置的時間預算。
● 主機通常需要周期性地從傳感器中讀取數據。
● 適用于需要高更新率或實時響應的應用。
自主模式 (AUTONOMOUS):
● 傳感器獨立地進行測量,而無需主機的常規干預。
● 主機可以進入低功耗休眠模式,而傳感器仍然獨立地執行測量。當傳感器完成測量時,它可以通過中斷喚醒主機,通知它讀取數據。
● 這種模式特別適用于低功耗應用,因為大部分時間主機可以處于休眠狀態。
● 這種模式可能與設置的測量頻率或時間間隔一起使用,以確定傳感器執行測量的頻率。
總的來說,選擇哪種模式取決于應用的需求。如果需要實時的高更新率數據,則連續模式可能更合適;而對于低功耗或不需要實時數據的應用,自主模式可能是更好的選擇。

生成STM32CUBEMX

選擇MCU

測試版所用的MCU為STM32G431CB。
在這里插入圖片描述

串口配置

查看原理圖,PA9和PA10設置為開發板的串口。
在這里插入圖片描述

配置串口。
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IIC配置

在這個應用中,VL53L5CX模塊通過I2C(IIC)接口與主控器通信。具體來說,VL53L5CX模塊的I2C引腳連接到主控器的PA8和PB5兩個IO口。
在這里插入圖片描述

配置IIC為快速模式,速度為400k。
在這里插入圖片描述

INT設置

自主模式可以通過獲取INT管腳進行判斷數據是否準備好。
在這里插入圖片描述

配置PB4為輸入模式。
在這里插入圖片描述

配置使能與復位

驅動中有對模塊進行復位的操作。
在這里插入圖片描述

配置PB15和PB3為輸出管腳。
在這里插入圖片描述

X-CUBE-TOF1

本節介紹在不需要使用樣例應用時如何使用STM32CubeMX將X-CUBE-TOF1軟件包添加到項目中。有了這樣的設置,就只配置了驅動層。
在這里插入圖片描述

由于需要自主模式,所以可以不開啟主程序TOF執行代碼。
在這里插入圖片描述

串口重定向

打開魔術棒,勾選MicroLIB
在這里插入圖片描述

在main.c中,添加頭文件,若不添加會出現 identifier "FILE" is undefined報錯。

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

函數聲明和串口重定向:

/* 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 */

代碼配置

在custom_ranging_sensor.c代碼中,有IO口驅動VL53L5CX進行復位的代碼,由于沒有配置對應的IO,所以需要注釋掉。
在這里插入圖片描述

由于沒加載串口定義,所以注釋掉#include "custom.h"
在這里插入圖片描述
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TOF代碼配置

在main.c中添加刷新速率,500ms刷新一次,所以頻率為2Hz。

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

#define TIMING_BUDGET (500U) /* 5 ms < TimingBudget < 1000 ms */
#define RANGING_FREQUENCY (2U) /* Ranging frequency Hz (shall be consistent with TimingBudget value) */
#define POLLING_PERIOD (1000U/RANGING_FREQUENCY) /* refresh rate for polling mode (milliseconds) */

/* USER CODE END Includes */

函數與變量定義:

/* USER CODE BEGIN PFP */

int fputc(int ch, FILE *f){
	HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
	return ch;
}

static uint8_t map_target_status(uint8_t status);
//將從VL53L5CX傳感器獲取的數據轉換
static int32_t convert_data_format(VL53L5CX_Object_t *pObj,VL53L5CX_ResultsData *data, RANGING_SENSOR_Result_t *pResult);
//打印數據
static void print_result(RANGING_SENSOR_Result_t *Result);
static RANGING_SENSOR_ProfileConfig_t Profile;
static int32_t status = 0;
static RANGING_SENSOR_Result_t Result;
/* USER CODE END PFP */

添加TOF初始化。
若需要為8*8,修改對應vl53l5cx_set_resolution參數即可。
其中vl53l5cx_set_integration_time_ms和vl53l5cx_set_ranging_frequency_hz加載了對應的刷新速率。

/* USER CODE BEGIN 2 */
  VL53L5CX_Object_t *pL5obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L5CX];
  static VL53L5CX_ResultsData data;
  uint8_t NewDataReady = 0;

  // 設置測距的配置文件為 4x4 的連續測量模式
  Profile.RangingProfile = RS_PROFILE_4x4_CONTINUOUS;

  // 設置測量的時間預算,這通常決定了測量的速度和準確度
  Profile.TimingBudget = TIMING_BUDGET; /* 5 ms < TimingBudget < 1000 ms */

  // 設置測量的頻率,這決定了傳感器執行測量的速率
  Profile.Frequency = RANGING_FREQUENCY; /* Ranging frequency Hz (shall be consistent with TimingBudget value) */

  // 確定是否啟用環境光測量,0為禁用,1為啟用
  Profile.EnableAmbient = 0; /* Enable: 1, Disable: 0 */

  // 確定是否啟用信號測量,0為禁用,1為啟用
  Profile.EnableSignal = 0; /* Enable: 1, Disable: 0 */

  pL5obj- >IsAmbientEnabled = Profile.EnableAmbient;
  pL5obj- >IsSignalEnabled = Profile.EnableSignal;

  /*
     use case VL53L5CX_PROFILE_4x4_CONTINUOUS:
  */
	// 設置傳感器的測量分辨率為 4x4
  status = vl53l5cx_set_resolution(&(pL5obj- >Dev), VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);
	// 設置傳感器的測量模式為自主模式
  status |= vl53l5cx_set_ranging_mode(&(pL5obj- >Dev), VL53L5CX_RANGING_MODE_AUTONOMOUS);
	// 設置傳感器的集成時間,這通常關聯到測量的時間預算
	status |= vl53l5cx_set_integration_time_ms(&(pL5obj- >Dev), TIMING_BUDGET);
	// 設置傳感器的測量頻率,決定了傳感器執行測量的速率
	status |= vl53l5cx_set_ranging_frequency_hz(&(pL5obj- >Dev), RANGING_FREQUENCY);

  if (status != VL53L5CX_STATUS_OK)
  {
    printf("ERROR : Configuration programming error!nn");
    while (1);
  }

  status = vl53l5cx_start_ranging(&(pL5obj- >Dev));
  if (status != VL53L5CX_STATUS_OK)
  {
    printf("vl53l5cx_start_ranging failedn");
    while (1);
  }
  /* USER CODE END 2 */

積分時間/曝光時間(Integration time)

在這里插入圖片描述

積分時間是一項僅在使用自主測距模式時可用的功能(請參閱第 4.5 節測距模式)。 它允許用戶在啟用 VCSEL 時更改時間。 如果測距模式設置為連續,則更改積分時間無效。 默認積分時間設置為 5 ms。
對于 4x4 和 8x8 分辨率,積分時間的影響是不同的。 分辨率 4x4 由一個積分時間組成,8x8 分辨率由四個積分時間組成。 下圖表示兩種分辨率的 VCSEL 發射。
在這里插入圖片描述

所有積分時間之和 + 1 ms 開銷必須低于測量周期,否則測距周期將自動增加。

主程序

主程序來獲取對應的INT位狀態來判定數據是否準備好。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* polling mode */
if(HAL_GPIO_ReadPin  ( GPIOB, GPIO_PIN_14) ==0)		
{


		do {
    (void)vl53l5cx_check_data_ready(&(pL5obj- >Dev), &NewDataReady);
    } while (!NewDataReady);
		
    if (NewDataReady != 0)
    {
      status = vl53l5cx_get_ranging_data(&(pL5obj- >Dev), &data);

      if (status == VL53L5CX_STATUS_OK)
      {
        /*
         Convert the data format to Result format.
         Note that you can print directly from data format
        */
        if (convert_data_format(pL5obj, &data, &Result) < 0)
        {
          printf("convert_data_format failedn");
          while (1);
        }
        print_result(&Result);
      }
    }		
		
	}		
		
		
		
    /* USER CODE END WHILE */

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

演示結果

當分辨率為4*4時候,需要積分1次,設置的積分時間為500ms,那么對應的頻率應該是2Hz。

在這里插入圖片描述

當分辨率為8*8時候,需要積分4次,設置的積分時間為500ms,那么對應的頻率應該是0.5Hz。

在這里插入圖片描述

配置完成侯可以在Tera Term下查看結果,如下是4*4的顯示。

在這里插入圖片描述

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