中级
30 分钟

通过 VL53L0X 和 ATmega328P 提供的精确距离测量优化流程和工作流

以高精度和可靠性测量距离

LightRanger 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 24, 2024

点击板

LightRanger 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

通过集成手势识别和测距功能,在各个领域推动创新。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

LightRanger 2 Click基于STMicroelectronics的VL53L0X,世界上最小的飞行时间(ToF)测距和手势检测传感器。VL53L0X集成了领先的SPAD阵列(Single Photon Avalanche Diodes)并嵌入了ST的第二代FlightSense™专利技术。FlightSense™技术测量光子到达最近物体所需的时间。光子的传播时间乘以光速,然后从那里计算出距离。光子的传播时间不受反射影响,这种技术对环境光照和光学路径变化具有免疫性。VL53L0X的940nm VCSEL发射器(垂直腔面发射激光器)对人眼不可见,并配有内部物理红外滤光片,能够实现更长的测距距离,更高的免疫力和更好的

覆盖玻璃光学串扰鲁棒性。VL53L0X有三种测距模式。单次测距模式在调用函数后只执行一次。连续测距模式持续执行,一旦测量完成,立即启动另一个测量,无需延迟。时间测距模式与连续模式相同,只是在测量之间有用户定义的延迟。LightRanger 2 Click使用标准的2线I2C串行接口与主机MCU通信,支持高达400kbit/s的速度。数据可以通过I2C接口轮询传感器获得,也可以通过当传感器在INT引脚上发送中断时,传感器将中断发送到主机,表示新的测量结果可用时使用中断功能。有一个EN引脚用于打开或关闭传感器。由于这个Click板™可以在3.3V和5V逻辑电平设备上工

作,它配备了一些逻辑电平转换器。对于I2C接口逻辑电平转换,LightRanger 2 Click使用来自德州仪器的PCA9306,一个双向I2C总线和SMBus电压级转换器。对于附加的使能和中断引脚,这个Click板™使用了几个SN74LVC1T45,来自德州仪器的单位双供电总线收发器,可配置的电压转换器和3态输出。这个Click板™可以通过LOGIC SEL跳线选择3.3V或5V逻辑电压电平运行。这样,既可以使用3.3V也可以使用5V的MCU正确使用通信线路。此外,这个Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

LightRanger 2 Click top side image
LightRanger 2 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

28

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
Enable
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

LightRanger 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含了LightRanger 2 Click驱动的API。

关键函数:

  • lightranger2_write_byte - 将一个字节的数据写入到目标的8位寄存器中。

  • lightranger2_read_bytes - 从目标的8位寄存器开始读取连续数据。

  • lightranger2_get_range_continuous - 在连续模式下,获取以毫米为单位的测距值。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief LightRanger2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example collects data from the sensor, calculates it, and then logs the 
 * results.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initialization driver,
 * enable Vl6180X sensor, hardware reset and sets default configuration of
 * Vl6180X, also write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is a example which demonstrates the use of LightRanger 2 Click board.
 * Measures the distance of the object from the sensor.
 * Results are being sent to the Usart Terminal where you can track their changes.
 * All data logs on usb uart for aproximetly every 1 sec when the data value changes.
 * 

 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "lightranger2.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static lightranger2_t lightranger2;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    lightranger2_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    lightranger2_cfg_setup( &cfg );
    LIGHTRANGER2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    lightranger2_init( &lightranger2, &cfg );
    lightranger2_default_cfg( &lightranger2 );
    
    lightranger2_start_continuous( &lightranger2, 0 );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    uint16_t distance;
    
    distance = lightranger2_get_range_continuous( &lightranger2 );
    Delay_ms ( 10 );
    
    if ( distance )
    {
        log_printf( &logger, "Distance: %u mm \r\n", distance );
        Delay_ms ( 100 );
    }
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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