VL53L8CX TOF开发(5)----运动阈值检测

概述

最近在弄ST的课程，需要样片的可以加群申请：615061293 。

本章目的是展示如何充分利用VL53L8CX传感器的高级特性，通过结合运动指示器和阈值检测功能，实现对特定场景的精确监控。首先，程序通过特定的配置，确保了传感器能够在特定的分辨率下工作，同时还可调整用于检测运动的最小和最大距离。其次，一旦在传感器的视野中检测到运动，并且该运动的强度超出了预先设置的阈值，那么这种情况将被认为是一个有效的运动事件。最后，该程序不仅会捕获这些事件，还会详细地显示相关的数据，如运动发生在哪个区域，以及运动的强度如何。这种结合使用多种功能的方法，使得VL53L8CX传感器在各种应用场景中都能提供高效、准确的运动检测结果。

视频教学

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

样品申请

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

源码下载

硬件准备

首先需要准备一个开发板，这里我准备的是自己绘制的开发板，需要的可以进行申请。
主控为STM32G431CB，TOF为VL53L8CX

生成STM32CUBEMX

选择MCU

测试版所用的MCU为STM32G431CB。

串口配置

查看原理图，PA9和PA10设置为开发板的串口。

配置串口。

IIC配置

在这个应用中，VL53L8CX模块通过I2C（IIC）接口与主控器通信。具体来说，VL53L8CX模块的I2C引脚连接到主控器的PA8和PB5两个IO口。

配置IIC为快速模式，速度为400k。

LPn 设置

若进行IIC通讯，LPn设置为高电平状态。

这里对应管脚为PA12。

配置为PA12。

INT设置

自主模式可以通过获取INT管脚进行判断数据是否准备好。

配置PA11为输入模式。

X-CUBE-TOF1

本节介绍在不需要使用样例应用时如何使用STM32CubeMX将X-CUBE-TOF1软件包添加到项目中。有了这样的设置，就只配置了驱动层。

串口重定向

打开魔术棒，勾选MicroLIB

在main.c中，添加头文件，若不添加会出现 identifier “FILE” is undefined报错。

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

函数声明和串口重定向：

/* 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 */

代码配置

在custom_ranging_sensor.c代码中，有IO口驱动VL53L8CX进行复位的代码，由于没有配置对应的IO，所以需要注释掉。

检测流程

初始化变量:
○ 创建相关变量，如状态(status)、运动配置(motion_config)、设备对象(pL5obj)和结果数据(Results)。

配置运动指示器:
○ 使用8x8的分辨率初始化运动指示器。
○ 设置用于检测运动的最小和最大距离（在这里，是设置为1000mm到2000mm）。
○ 如果用户需要改变分辨率，他也需要更新运动指示器的分辨率（代码中此部分被注释掉了）。

设备配置:
○ 设置设备的分辨率为8x8。
○ 将设备设置为自主测距模式。
○ 设置测距频率为2Hz。
○ 设置集成时间为10ms以降低功耗。

配置检测阈值:
○ 对于8x8的分辨率，我们希望每个区域有一个阈值。
○ 初始化阈值数组。
○ 为所有64个区域设置阈值，当运动指示器的值超过44时，将其视为运动。
○ 将阈值数组发送到传感器。
○ 启用检测阈值。

开始测距:
○ 启动传感器的测距功能。
○ 输出消息，等待在1m到2m之间的视野中有运动发生。

无限循环监测:
○ 不断检查数据是否准备好。
○ 如果数据准备好或者某个特定的GPIO引脚被按下，获取测距数据。
○ 因为传感器默认设置为8x8模式，所以有64个区域要打印。但这个例子中，只打印首个区域的数据。
○ 如果某个区域的运动指示器的值大于或等于44，打印该区域有运动发生的消息。
通过上述流程，该程序能够检测并显示在预定距离范围内、运动强度超过预定阈值的运动情况。

TOF代码配置

在main.c中添加对应头文件。

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

#include "custom_ranging_sensor.h"
#include "vl53l8cx_plugin_motion_indicator.h"
/* USER CODE END Includes */

函数与变量定义：

/* 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。
主要为配置运动指示器。

  /* USER CODE BEGIN 2 */

	uint8_t 				status, isReady, i;
	VL53L8CX_Motion_Configuration 	motion_config;	/* 运动配置 */
	VL53L8CX_Object_t *pL8obj = CUSTOM_RANGING_CompObj[CUSTOM_VL53L8CX];
	VL53L8CX_ResultsData 	Results;		/* 来自VL53L8CX的结果数据 */

	/*********************************/
	/*   配置运动指示器               */
	/*********************************/

	/* 使用4x4分辨率初始化运动指示器 */
	status = vl53l8cx_motion_indicator_init(&pL8obj->Dev, &motion_config, VL53L8CX_RESOLUTION_8X8);
	if(status)
	{
		printf("运动指示器初始化失败，状态码 : %un", status);
		return status;
	}

	/* (可选) 设置用于检测运动的最小和最大距离。注意距离的限制 */
	status = vl53l8cx_motion_indicator_set_distance_motion(&pL8obj->Dev, &motion_config, 1000, 2000);
	if(status)
	{
		printf("设置运动检测距离失败，状态码 : %un", status);
		return status;
	}

	/* 如果用户需要更改分辨率，则也需要更新运动指示器的分辨率（此部分已注释） */
	//status = vl53l5cx_set_resolution(&Dev, VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);
	//status = vl53l5cx_motion_indicator_set_resolution(&Dev, &motion_config, VL53L5CX_RESOLUTION_4X4);

	/* 将设备设置为自主模式，并设置较小的集成时间以降低功耗 */
	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);	
	

	/*********************************/
	/*   配置检测阈值                 */
	/*********************************/

	/* 对于8x8的分辨率，我们希望为每个区域设置一个阈值 */
	VL53L8CX_DetectionThresholds thresholds[VL53L8CX_NB_THRESHOLDS];

	/* 将所有阈值设置为0 */
	memset(&thresholds, 0, sizeof(thresholds));

	/* 为所有64个区域设置阈值 */
	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，超过此值的运动将被认为是移动 */
		thresholds[i].param_low_thresh = 44;
		thresholds[i].param_high_thresh = 44;
	}

	/* 明确标记最后一个阈值。因为我们有64个检查器，所以最后一个是第63个 */
	thresholds[63].zone_num = VL53L8CX_LAST_THRESHOLD | thresholds[63].zone_num;

	/* 将阈值数组发送到传感器 */
	vl53l8cx_set_detection_thresholds(&pL8obj- >Dev, thresholds);

	/* 启用检测阈值 */
	vl53l8cx_set_detection_thresholds_enable(&pL8obj->Dev, 1);	


	/* 开始测距 */
	status = vl53l8cx_start_ranging(&pL8obj->Dev);
	printf("等待在1m和2m之间的视场中发生的运动...n");	
  /* USER CODE END 2 */

主程序

主程序来获取对应的isReady位状态来判定数据是否准备好或者判断INT的IO状态也可。

  /* 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)
		{
			/* 获取测距数据 */
			vl53l8cx_get_ranging_data(&pL8obj->Dev, &Results);

			/* 默认情况下，传感器设置为8x8模式，因此我们有64个区域的数据。
			   但在此示例中，只打印了第一个区域的数据 */
			for(i = 0; i < 64; i++)
			{
				if(Results.motion_indicator.motion[motion_config.map_id[i]] >= 44)
				{
					printf(" 在这个区域检测到运动 : %3d !n", i);
				}
			}
			printf("n");
		}		
	}
    /* USER CODE END WHILE */

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

演示结果

检测运动情况下运动强度如下所示。

审核编辑 黄宇