概述

"自主模式"（Autonomous mode）通常指的是設(shè)備或系統(tǒng)能夠在沒有外部輸入的情況下獨(dú)立完成任務(wù)。對于傳感器，如VL53L5，自主模式可能意味著傳感器可以獨(dú)立、定期地進(jìn)行測量，而不需要來自主控制器或主機(jī)的每一次單獨(dú)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(dú)立工作，減少主控制器與傳感器之間的通信需求。
穩(wěn)定的測量頻率：在自主模式下，傳感器可以以固定的頻率進(jìn)行測量，從而確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
減少響應(yīng)延遲：由于傳感器持續(xù)地或定期地進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)可能會更快地準(zhǔn)備好，從而減少了從請求到獲取數(shù)據(jù)的延遲。
主控制器工作量減少：主控制器可以被釋放出來執(zhí)行其他任務(wù)，而不是持續(xù)地向傳感器發(fā)送測量命令。
低功耗應(yīng)用：對于某些傳感器，自主模式可能更加能效，因?yàn)樗梢栽跍y量之間進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
實(shí)現(xiàn)預(yù)定任務(wù)：自主模式允許傳感器在特定條件下執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)，例如當(dāng)檢測到某個(gè)特定值時(shí)觸發(fā)警報(bào)。
然而，是否使用自主模式取決于特定的應(yīng)用需求。有些應(yīng)用可能更傾向于連續(xù)模式，其中主控制器更頻繁地與傳感器交互，以獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或更高的控制精度。

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自主模式與連續(xù)模式區(qū)別

VL53L5CX 傳感器的自主模式 (AUTONOMOUS) 和連續(xù)模式 (CONTINUOUS) 都允許連續(xù)的測量操作，但它們的工作方式和使用場景略有不同：
連續(xù)模式 (CONTINUOUS):
● 在此模式下，傳感器連續(xù)進(jìn)行測量，每次測量后，就會產(chǎn)生一個(gè)新的結(jié)果。
● 傳感器會盡可能快地測量，基于所設(shè)置的時(shí)間預(yù)算。
● 主機(jī)通常需要周期性地從傳感器中讀取數(shù)據(jù)。
● 適用于需要高更新率或?qū)崟r(shí)響應(yīng)的應(yīng)用。
自主模式 (AUTONOMOUS):
● 傳感器獨(dú)立地進(jìn)行測量，而無需主機(jī)的常規(guī)干預(yù)。
● 主機(jī)可以進(jìn)入低功耗休眠模式，而傳感器仍然獨(dú)立地執(zhí)行測量。當(dāng)傳感器完成測量時(shí)，它可以通過中斷喚醒主機(jī)，通知它讀取數(shù)據(jù)。
● 這種模式特別適用于低功耗應(yīng)用，因?yàn)榇蟛糠謺r(shí)間主機(jī)可以處于休眠狀態(tài)。
● 這種模式可能與設(shè)置的測量頻率或時(shí)間間隔一起使用，以確定傳感器執(zhí)行測量的頻率。
總的來說，選擇哪種模式取決于應(yīng)用的需求。如果需要實(shí)時(shí)的高更新率數(shù)據(jù)，則連續(xù)模式可能更合適；而對于低功耗或不需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)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。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口。

IIC配置

在這個(gè)應(yīng)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(gè)IO口。

配置IIC為快速模式，速度為400k。

INT設(shè)置

自主模式可以通過獲取INT管腳進(jìn)行判斷數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。

配置PB4為輸入模式。

配置使能與復(fù)位

驅(qū)動中有對模塊進(jìn)行復(fù)位的操作。

配置PB15和PB3為輸出管腳。

X-CUBE-TOF1

本節(jié)介紹在不需要使用樣例應(yīng)用時(shí)如何使用STM32CubeMX將X-CUBE-TOF1軟件包添加到項(xiàng)目中。有了這樣的設(shè)置，就只配置了驅(qū)動層。

由于需要自主模式，所以可以不開啟主程序TOF執(zhí)行代碼。

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報(bào)錯(cuò)。

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

函數(shù)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(qū)動VL53L5CX進(jìn)行復(fù)位的代碼，由于沒有配置對應(yīng)的IO，所以需要注釋掉。

由于沒加載串口定義，所以注釋掉#include "custom.h"

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(shù)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
static int32_t convert_data_format(VL53L5CX_Object_t *pObj,VL53L5CX_ResultsData *data, RANGING_SENSOR_Result_t *pResult);
//打印數(shù)據(jù)
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(yīng)vl53l5cx_set_resolution參數(shù)即可。
其中vl53l5cx_set_integration_time_ms和vl53l5cx_set_ranging_frequency_hz加載了對應(yīng)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(shè)置測距的配置文件為 4x4 的連續(xù)測量模式
  Profile.RangingProfile = RS_PROFILE_4x4_CONTINUOUS;

  // 設(shè)置測量的時(shí)間預(yù)算，這通常決定了測量的速度和準(zhǔn)確度
  Profile.TimingBudget = TIMING_BUDGET; /* 5 ms < TimingBudget < 1000 ms */

  // 設(shè)置測量的頻率，這決定了傳感器執(zhí)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(huán)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(shè)置傳感器的測量分辨率為 4x4
  status = vl53l5cx_set_resolution(&(pL5obj- >Dev), VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);
	// 設(shè)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(shè)置傳感器的集成時(shí)間，這通常關(guān)聯(lián)到測量的時(shí)間預(yù)算
	status |= vl53l5cx_set_integration_time_ms(&(pL5obj- >Dev), TIMING_BUDGET);
	// 設(shè)置傳感器的測量頻率，決定了傳感器執(zhí)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(shí)間/曝光時(shí)間（Integration time）

積分時(shí)間是一項(xiàng)僅在使用自主測距模式時(shí)可用的功能（請參閱第 4.5 節(jié)測距模式）。 它允許用戶在啟用 VCSEL 時(shí)更改時(shí)間。 如果測距模式設(shè)置為連續(xù)，則更改積分時(shí)間無效。 默認(rèn)積分時(shí)間設(shè)置為 5 ms。
對于 4x4 和 8x8 分辨率，積分時(shí)間的影響是不同的。 分辨率 4x4 由一個(gè)積分時(shí)間組成，8x8 分辨率由四個(gè)積分時(shí)間組成。 下圖表示兩種分辨率的 VCSEL 發(fā)射。

所有積分時(shí)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(yīng)的INT位狀態(tài)來判定數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)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(jié)果

當(dāng)分辨率為4*4時(shí)候，需要積分1次，設(shè)置的積分時(shí)間為500ms，那么對應(yīng)的頻率應(yīng)該是2Hz。

當(dāng)分辨率為8*8時(shí)候，需要積分4次，設(shè)置的積分時(shí)間為500ms，那么對應(yīng)的頻率應(yīng)該是0.5Hz。

配置完成侯可以在Tera Term下查看結(jié)果，如下是4*4的顯示。