ESP32驱动TFmini-S红外激光测距ToF模块进行测距-电子发烧友网

概要

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TFmini-S LiDAR Sensor是基于 TFmini 的升级项目，它是一款小型化，单点测距的产品，基于 ToF（飞行时间）原理，配合独特的光学、电学、算法设计，主要实现稳定、精准、高灵敏度和高速的距离测量的功能。产品本身除了具有 TFmini 的低成本、小体积、测距远等特点外，测距精度更高，对于室外强光、不同温度、不同反射率等不同环境下适应性更强，更低功耗，探测频率也更加灵活。产品同时兼容 UART 和 I2C 通信接口，可通过指令进行切换。
TFmini-S 基于 ToF（Time of Flight）即飞行时间原理。具体为产品周期性的向外发出近红外光调制波，调制波遇物体后反射。产品通过测量调制波往返相位差，得到飞行时间，再计算出产品与被测目标之间的相对距离。
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TFmini-S模块基本参数

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TFmini-S模块引脚

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TFmini-S通信 接口

UART数据通信协议
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IIC数据通信协议

I/O工作模式

I/O 输出模式下，不能输出测距值，只是在距离从小变大超过高阈值的时候或者从大到小低于低阈值的时候让 I/O 口电平反转。当输出为近区电平时，测量值大于滞回区间的远端点后，输出切换为远区电平；当输出为远区电平时，测量值小于滞回区间的近端点时，输出切换为近区电平。（高电平：3.3V，低电平：0V）

串口数据通信

TFmini-S 有两种数据输出格式，标准数据输出格式和字符串数据格式，两种格式可通过指令代码相互切换。
⚫ 标准数据输出格式（默认）：
数据结构：数据帧长度为9字节。包含距离信息（Distance）、信号强度信息（Strength）、温度（Temp）、数据校验字节（Checksum）等。数据格式为 16 进制（HEX）
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Dist(Distance)：代表 TFmini-S 测量输出的距离值，默认单位为cm，解析为十进制的值范围为0-2000。实际使用过程中，当信号强度值Strength<100时，Dist的测量值被认为不可信，默认输出-1。
Strength：指信号强度，默认输出值会在0-65535之间。当测距档位一定时，测距越远，信号强度越低；目标物反射率越低，信号强度越低。
Temp(Temperature)：表征芯片内部温度值。摄氏度 = Temp / 8 – 256。

⚫ 字符串数据格式
以字符串形式输出，单位为m，比如测距为1.21m，则输出字符串1.21，后跟转义字符rn。

ESP32与TFmini-S接线

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TFmini-S模块接到了ESP32的串口2引脚上

ESP32	TFmini-S
5V	5V
GND	GND
16	TXD
17	RXD

Arduino串口驱动代码

#include < HardwareSerial.h > // Reference the ESP32 built-in serial port library
HardwareSerial lidarSerial(2); // Using serial port 2
#define RXD2 16
#define TXD2 17

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Initializing serial port
  lidarSerial.begin(115200, SERIAL_8N1, RXD2, TXD2); // Initializing serial port
}

void loop() {
  uint8_t buf[9] = {0}; // An array that holds data
  if (lidarSerial.available() > 0) {
    lidarSerial.readBytes(buf, 9); // Read 9 bytes of data
    if( buf[0] == 0x59 && buf[1] == 0x59)
    {
      uint16_t distance = buf[2] + buf[3] * 256;
      uint16_t strength = buf[4] + buf[5] * 256;
      int16_t temperature = buf[6] + buf[7] * 256;
      Serial.print("Distance: ");
      Serial.print(distance);
      Serial.print(" cm, strength: ");
      Serial.print(strength);
      Serial.print(", temperature: ");
      Serial.println(temperature / 8.0 - 256.0);
    }
  }
  delay(10); 
}