VL53L8CX TOF開發(fā)(5)----運動閾值檢測

概述

最近在弄ST的課程，需要樣片的可以加群申請：615061293 。

本章目的是展示如何充分利用VL53L8CX傳感器的高級特性，通過結(jié)合運動指示器和閾值檢測功能，實現(xiàn)對特定場景的精確監(jiān)控。首先，程序通過特定的配置，確保了傳感器能夠在特定的分辨率下工作，同時還可調(diào)整用于檢測運動的最小和最大距離。其次，一旦在傳感器的視野中檢測到運動，并且該運動的強(qiáng)度超出了預(yù)先設(shè)置的閾值，那么這種情況將被認(rèn)為是一個有效的運動事件。最后，該程序不僅會捕獲這些事件，還會詳細(xì)地顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，如運動發(fā)生在哪個區(qū)域，以及運動的強(qiáng)度如何。這種結(jié)合使用多種功能的方法，使得VL53L8CX傳感器在各種應(yīng)用場景中都能提供高效、準(zhǔn)確的運動檢測結(jié)果。

視頻教學(xué)

https://www.bilibili.com/video/BV11w4m1D7sc/

樣品申請

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

源碼下載

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請。
主控為STM32G431CB，TOF為VL53L8CX

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

在這個應(yīng)用中，VL53L8CX模塊通過I2C（IIC）接口與主控器通信。具體來說，VL53L8CX模塊的I2C引腳連接到主控器的PA8和PB5兩個IO口。

配置IIC為快速模式，速度為400k。

LPn 設(shè)置

若進(jìn)行IIC通訊，LPn設(shè)置為高電平狀態(tài)。

這里對應(yīng)管腳為PA12。

配置為PA12。

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PA11為輸入模式。

X-CUBE-TOF1

本節(jié)介紹在不需要使用樣例應(yīng)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(shè)置，就只配置了驅(qū)動層。

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報錯。

/* 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VL53L8CX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。

檢測流程

初始化變量:
○ 創(chuàng)建相關(guān)變量，如狀態(tài)(status)、運動配置(motion_config)、設(shè)備對象(pL5obj)和結(jié)果數(shù)據(jù)(Results)。

配置運動指示器:
○ 使用8x8的分辨率初始化運動指示器。
○ 設(shè)置用于檢測運動的最小和最大距離（在這里，是設(shè)置為1000mm到2000mm）。
○ 如果用戶需要改變分辨率，他也需要更新運動指示器的分辨率（代碼中此部分被注釋掉了）。

設(shè)備配置:
○ 設(shè)置設(shè)備的分辨率為8x8。
○ 將設(shè)備設(shè)置為自主測距模式。
○ 設(shè)置測距頻率為2Hz。
○ 設(shè)置集成時間為10ms以降低功耗。

配置檢測閾值:
○ 對于8x8的分辨率，我們希望每個區(qū)域有一個閾值。
○ 初始化閾值數(shù)組。
○ 為所有64個區(qū)域設(shè)置閾值，當(dāng)運動指示器的值超過44時，將其視為運動。
○ 將閾值數(shù)組發(fā)送到傳感器。
○ 啟用檢測閾值。

開始測距:
○ 啟動傳感器的測距功能。
○ 輸出消息，等待在1m到2m之間的視野中有運動發(fā)生。

無限循環(huán)監(jiān)測:
○ 不斷檢查數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好。
○ 如果數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好或者某個特定的GPIO引腳被按下，獲取測距數(shù)據(jù)。
○ 因為傳感器默認(rèn)設(shè)置為8x8模式，所以有64個區(qū)域要打印。但這個例子中，只打印首個區(qū)域的數(shù)據(jù)。
○ 如果某個區(qū)域的運動指示器的值大于或等于44，打印該區(qū)域有運動發(fā)生的消息。
通過上述流程，該程序能夠檢測并顯示在預(yù)定距離范圍內(nèi)、運動強(qiáng)度超過預(yù)定閾值的運動情況。

TOF代碼配置

在main.c中添加對應(yīng)頭文件。

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

#include "custom_ranging_sensor.h"
#include "vl53l8cx_plugin_motion_indicator.h"
/* 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;
}




/* USER CODE END PFP */

添加TOF初始化。
主要為配置運動指示器。

  /* USER CODE BEGIN 2 */

	uint8_t 				status, isReady, i;
	VL53L8CX_Motion_Configuration 	motion_config;	/* 運動配置 */
	VL53L8CX_Object_t *pL8obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L8CX];
	VL53L8CX_ResultsData 	Results;		/* 來自VL53L8CX的結(jié)果數(shù)據(jù) */

	/*********************************/
	/*   配置運動指示器               */
	/*********************************/

	/* 使用4x4分辨率初始化運動指示器 */
	status = vl53l8cx_motion_indicator_init(&pL8obj->Dev, &motion_config, VL53L8CX_RESOLUTION_8X8);
	if(status)
	{
		printf("運動指示器初始化失敗，狀態(tài)碼 : %un", status);
		return status;
	}

	/* (可選) 設(shè)置用于檢測運動的最小和最大距離。注意距離的限制 */
	status = vl53l8cx_motion_indicator_set_distance_motion(&pL8obj->Dev, &motion_config, 1000, 2000);
	if(status)
	{
		printf("設(shè)置運動檢測距離失敗，狀態(tài)碼 : %un", status);
		return status;
	}

	/* 如果用戶需要更改分辨率，則也需要更新運動指示器的分辨率（此部分已注釋） */
	//status = vl53l5cx_set_resolution(&Dev, VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);
	//status = vl53l5cx_motion_indicator_set_resolution(&Dev, &motion_config, VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);

	/* 將設(shè)備設(shè)置為自主模式，并設(shè)置較小的集成時間以降低功耗 */
	status = vl53l8cx_set_resolution(&pL8obj->Dev, VL53L8CX_RESOLUTION_8X8);
	status = vl53l8cx_set_ranging_mode(&pL8obj->Dev, VL53L8CX_RANGING_MODE_AUTONOMOUS);
	status = vl53l8cx_set_ranging_frequency_hz(&pL8obj->Dev, 2);
	status = vl53l8cx_set_integration_time_ms(&pL8obj->Dev, 10);	
	

	/*********************************/
	/*   配置檢測閾值                 */
	/*********************************/

	/* 對于8x8的分辨率，我們希望為每個區(qū)域設(shè)置一個閾值 */
	VL53L8CX_DetectionThresholds thresholds[VL53L8CX_NB_THRESHOLDS];

	/* 將所有閾值設(shè)置為0 */
	memset(&thresholds, 0, sizeof(thresholds));

	/* 為所有64個區(qū)域設(shè)置閾值 */
	for(i = 0; i < 64; i++){
		thresholds[i].zone_num = i;
		thresholds[i].measurement = VL53L8CX_MOTION_INDICATOR;
		thresholds[i].type = VL53L8CX_GREATER_THAN_MAX_CHECKER;
		thresholds[i].mathematic_operation = VL53L8CX_OPERATION_NONE;

		/* 示例值44，超過此值的運動將被認(rèn)為是移動 */
		thresholds[i].param_low_thresh = 44;
		thresholds[i].param_high_thresh = 44;
	}

	/* 明確標(biāo)記最后一個閾值。因為我們有64個檢查器，所以最后一個是第63個 */
	thresholds[63].zone_num = VL53L8CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[63].zone_num;

	/* 將閾值數(shù)組發(fā)送到傳感器 */
	vl53l8cx_set_detection_thresholds(&pL8obj-?>Dev, thresholds);

	/* 啟用檢測閾值 */
	vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj->Dev, 1);	


	/* 開始測距 */
	status = vl53l8cx_start_ranging(&pL8obj->Dev);
	printf("等待在1m和2m之間的視場中發(fā)生的運動...n");	
  /* USER CODE END 2 */

主程序

主程序來獲取對應(yīng)的isReady位狀態(tài)來判定數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好或者判斷INT的IO狀態(tài)也可。

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
	if(HAL_GPIO_ReadPin  ( GPIOA, GPIO_PIN_11) ==0)		
	{
		status = vl53l8cx_check_data_ready(&pL8obj->Dev, &isReady);			
		if(isReady)
		{
			/* 獲取測距數(shù)據(jù) */
			vl53l8cx_get_ranging_data(&pL8obj->Dev, &Results);

			/* 默認(rèn)情況下，傳感器設(shè)置為8x8模式，因此我們有64個區(qū)域的數(shù)據(jù)。
			   但在此示例中，只打印了第一個區(qū)域的數(shù)據(jù) */
			for(i = 0; i < 64; i++)
			{
				if(Results.motion_indicator.motion[motion_config.map_id[i]] >= 44)
				{
					printf(" 在這個區(qū)域檢測到運動 : %3d !n", i);
				}
			}
			printf("n");
		}		
	}
    /* USER CODE END WHILE */

//  MX_TOF_Process();
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

演示結(jié)果

檢測運動情況下運動強(qiáng)度如下所示。

審核編輯 黃宇