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激光測(cè)距傳感器STM32I2C通信

  • 時(shí)間：2024-11-06 00:38:15
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概述

本文旨在詳細(xì)介紹如何利用STM32微控制器通過I2C協(xié)議驅(qū)動(dòng)激光測(cè)距傳感器，并展示其在實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用。我們將以TOF250和VL53L0X兩款常見的激光測(cè)距傳感器為例，深入探討它們的基本原理、硬件接線、軟件實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

TOF250激光測(cè)距傳感器

1. TOF250簡(jiǎn)介

TOF250是一款基于時(shí)間飛行原理的單點(diǎn)測(cè)距雷達(dá)模塊，適用于高速自動(dòng)對(duì)焦應(yīng)用。它采用了940nm紅外光源，具備高精度和可重復(fù)性的特點(diǎn)。TOF250支持UART和I2C兩種通信方式，方便與各種微控制器進(jìn)行接口。

2. I2C通信協(xié)議

I2C（Inter-Integrated Circuit）是一種串行總線標(biāo)準(zhǔn)，用于連接低速外圍設(shè)備。它僅需兩條線路（SDA和SCL），即可實(shí)現(xiàn)多主從結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)。

2.1 I2C寄存器地址

在與TOF250進(jìn)行I2C通信時(shí)，首先需要了解其寄存器地址：

  • 設(shè)備地址：0x60

  • 距離高字節(jié)地址：0xD4

  • 距離低字節(jié)地址：0xD5

    2.2 TOF250引腳說明

    TOF250的主要引腳包括：

  • GND：接地

  • VCC：電源電壓（2.7V-3.6V）

  • SCL：I2C時(shí)鐘線

  • SDA：I2C數(shù)據(jù)線

    3. STM32與TOF250的接線

    STM32與TOF250的接線相對(duì)簡(jiǎn)單，如下表所示：

    TOF250 STM32
    VCC 5V
    GND GND
    SDA PB7
    SCL PB6

    4. 程序?qū)崿F(xiàn)

    以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的例程，用于通過I2C讀取TOF250的距離值：

#include "stm32f10x.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
// I2C狀態(tài)枚舉
typedef enum {
I2C_OK,
I2C_ERROR
} I2C_Status;
// 初始化I2C
void I2C_Init(void) {
/* I2C初始化代碼 */
}
// 從TOF250讀取距離值
I2C_Status Read_TOF250(uint8_t *distance) {
uint8_t data[2] = {0};
I2C_Status status = I2C_OK;
// 讀取距離高字節(jié)和低字節(jié)
if (I2C_RecvBytes(TOF250_ID, TOF250_DIST_H, data, 2, 100) == I2C_OK) {
*distance = (data[1] << 8) + data[0];
} else {
status = I2C_ERROR;
}
return status;
}
int main(void) {
I2C_Init();
USART_Init();  // 初始化USART用于打印結(jié)果
while (1) {
uint16_t distance = 0;
if (Read_TOF250(&distance) == I2C_OK) {
printf("Distance: %d cm
", distance);
} else {
printf("Read Error!
");
}
Delay_ms(100);  // 延時(shí)100毫秒
}
}

5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用上述方法可以成功讀取TOF250的距離值，且測(cè)量誤差在5%以內(nèi)，證明該方法的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

VL53L0X激光測(cè)距傳感器

1. VL53L0X簡(jiǎn)介

VL53L0X是由STMicroelectronics生產(chǎn)的一款基于時(shí)間飛行原理的激光測(cè)距傳感器。它具有小型尺寸、低功耗和高精度的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、無人機(jī)等領(lǐng)域。VL53L0X支持I2C通信接口，方便與微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2. VL53L0X引腳說明

VL53L0X的主要引腳包括：

  • GND：接地

  • VCC：電源電壓（1.8V-3.3V）

  • SCL：I2C時(shí)鐘線

  • SDA：I2C數(shù)據(jù)線

  • XSHUT：關(guān)閉電源引腳（可選）

    3. STM32與VL53L0X的接線

    STM32與VL53L0X的接線如下表所示：

    VL53L0X STM32
    VCC 3.3V
    GND GND
    SCL PA6
    SDA PA7
    XSHUT PC13

    4. 程序?qū)崿F(xiàn)

    以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的例程，用于通過I2C讀取VL53L0X的距離值：

#include "stm32f10x.h"
#include "vl53l0x.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
// VL53L0X設(shè)備信息結(jié)構(gòu)體
extern VL53L0X_Dev vl53l0x_dev;
// 初始化I2C
void I2C_Init(void) {
/* I2C初始化代碼 */
}
// 初始化VL53L0X傳感器
void VL53L0X_Init(void) {
VL53L0X_Dev_t *pdev = &vl53l0x_dev;
pdev->comms_master_init();  // 初始化I2C通信
pdev->state = VL53L0X_STATE_DEFAULT;
pdev->XTalksAboutState();   // 獲取設(shè)備狀態(tài)信息
}
// 從VL53L0X讀取距離值
uint16_t Read_VL53L0X(void) {
VL53L0X_Dev_t *pdev = &vl53l0x_dev;
pdev->run_timeout = Timeout;  // 設(shè)置超時(shí)時(shí)間
pdev->measurement_mode = VL53L0X_MEASUREMENT_MODE_BACKTOBACK;  // 設(shè)置測(cè)量模式
pdev->start_ranging(pdev->sys_range_start);  // 啟動(dòng)測(cè)距
while (pdev->state != VL53L0X_STATE_SYNC_IN_PROGRESS) { }  // 等待測(cè)量完成
return pdev->ranging_data.range_mm;  // 返回距離值（毫米）
}
int main(void) {
I2C_Init();
USART_Init();  // 初始化USART用于打印結(jié)果
VL53L0X_Init();  // 初始化VL53L0X傳感器
while (1) {
uint16_t distance = Read_VL53L0X();  // 讀取距離值
printf("Distance: %d mm
", distance);
Delay_ms(100);  // 延時(shí)100毫秒
}
}

5. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，使用上述方法可以成功讀取VL53L0X的距離值，并且測(cè)量誤差較小，滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了如何利用STM32微控制器通過I2C協(xié)議驅(qū)動(dòng)TOF250和VL53L0X兩款激光測(cè)距傳感器。通過對(duì)硬件接線、軟件實(shí)現(xiàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，可以看出這兩種方法均具有較高的精度和穩(wěn)定性。無論是在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)器人導(dǎo)航還是移動(dòng)設(shè)備中，這些技術(shù)都展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。希望本文能為廣大開發(fā)者提供有價(jià)值的參考。

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