基于现有成功案例的新型飞行时间传感器

自 2016 年推出以来，VL53L0X 一直是世界上最小的飞行时间传感器，这要归功于领先的内部封装技术，该技术能够集成定制的 VCSEL（垂直腔面发射激光器）及其驱动器， SPAD（单光子雪崩二极管）接收器，以及一体化模块中的所有必需电路。它甚至是我们 2017 年开发者大会的亮点之一， 而 VL53L1X 则在几周前的传感器博览会和大会上获得了金级创新奖。 确实，新部件非常受欢迎，因为它保留了之前组件的许多原始功能，并在它们的基础上显着提高了性能。 因此，有这么多第三方公司销售集成了我们最新型号的分线板，以及依赖我们技术的第三方产品，我们认为深入了解解释 VL53L1X 成功的三个主要功能非常重要。

成功案例 #1：VL53L1X 的镜头

ToF 传感器的工作原理是从 VCSEL 发射光子，然后等待光线从物体反弹回来。然后根据光子往返所用的时间来确定传感器和物体之间的距离。范围大幅增加的主要原因之一是在传感器接收端前集成了一个镜头。透镜有助于准直返回传感器的光，这意味着接收器可以检测激光发射并从更远距离返回的光子，从而增加设备的范围。这也意味着 VL53L1X 受明亮环境光的影响较小，因为镜头可以更好地滤除环境寄生射线，从而更好地检测返回的光子。

除了提高传感器对环境干扰的鲁棒性外，该镜头还允许可编程的感兴趣区域 （ROI）。传统上，应用程序将通过读取接收器整个表面捕获的信息来计算一个或多个物体的距离，从而处理整个可用视野——VL53L1X 中的 27º。然而，一些应用不需要传感器的整个视野​​，试图完整地捕捉它只是在浪费资源、功率和计算吞吐量。因此，我们现在提供了限制接收器区域的能力，这些区域将传输它们捕获的信息，从而将视野限制在特定的感兴趣区域。

成功案例 #2：VL53L1X 的强大 API

提供硬件功能（例如可编程感兴趣区域）是非常了不起的，但我们已经听到软件工程师想知道他们将如何处理所有寄存器和指令以有效利用这项技术。这就是我们开发STSW-IMG007 的原因，它是一组用作 VL53L1X 的 API（应用程序编程接口）的 C 函数，这将有助于开发人员尝试利用传感器功能的工作。对于传感器的 ROI，我们提供专用命令来编程视野的大小和位置。

这个 API 非常强大，因为它还使开发人员能够创建多个感兴趣的区域。例如，设计人员可以对传感器进行编程，使其聚焦在视野的左侧，然后再聚焦在右侧，从而扫描多个区域。通过这样做，系统可以检测到手从一侧移动到另一侧，从而将 VL53L1X ToF 传感器变成滑动检测器，这在没有多个可编程 ROI 的情况下是不可能的。这特别有趣，因为它允许工程师超越飞行时间传感器的传统用例，提供新功能并改善用户体验。

成功案例#3：新的低功耗自主模式

该 API 在利用VL53L1X 的新低功耗自主模式时也非常有用，因为开发人员只需调用VL53L1_SetInterMeasurementPeriodMilliSeconds（）函数即可利用它。新的 ToF 传感器可以完全自主，这意味着可以让系统的其余部分进入睡眠状态并从大量节能中受益。 程序员只需调用该函数并定义传感器检查活动的频率（例如，每秒）。然后，VL53L1X 将根据指定的时间间隔自动唤醒自己，如果它检测到活动，例如有人到达或离开，它将产生中断以唤醒主机微控制器。因此，例如，当用户靠近机器时，低功耗自主模式对于打开显示器的 PC 或智能手机特别有用。

开始试验 VL53L1X 的最简单方法是使用我们的扩展板X-NUCLEO–53L1A1。它可以放在 Nucleo 板的顶部，例如NUCLEO-F401RE或NUCLEO-L476RG，以快速开始原型设计。开发者只需下载X-CUBE–53L1A1软件包，其中包括 VL53L1X API、驱动程序、硬件抽象层，甚至是上述两个 Nucleo 板的预编译应用程序，这意味着工程师只需拖放一个二进制文件即可开始使用传感器。X-NUCLEO–53L1A1 还配备了两个使用不同垫片的盖板玻璃，以帮助设计人员在不同的气隙下测试 ToF 传感器，这将有助于模拟各种环境。对于尚未拥有 Nucleo 板的用户，P-NUCLEO–53L1A1将 X-NUCLEO–53L1A1 扩展板和 NUCLEO-F401RE 基板整合在一个捆绑包中。

审核编辑：郭婷