一起玩儿物联网人工智能小车（ESP32）——38. 激光测距模块VL53L0X的使用

摘要：本文介绍ESP32如何使用激光测距模块VL53L0X进行距离测量

在前面的自动避障小车中，主要使用超声波传感器来进行障碍物距离的测量，接下来将介绍另一种经常用到的测距传感器——激光测距传感器。其测量原理是传感器发出激光，然后再通过接收到的返回的激光来测量距离的方法。激光测距的方法有两种，一种是脉冲法，一种是相位法。脉冲法的原理与超声波传感器类似，是利用激光发射出去到返回之间的时间来计算激光器到物体之间的距离。而相位法则利用发出去的激光返回后的相位与仪器内直接返回激光的相位差来计算激光器到物体之间的距离。

这次使用的为新一代飞行时间（ToF）激光测距模块，这款飞行测距模块是基于基于VL53L0X设计的。样子如下图所示：

VL53L0X是ST推出的第二代FlightSense技术的飞行时间传感器，与传统的测距传感器不同，VL53L0X采用ST的ToF技术，是目前最小的激光测距芯片，无论目标颜色和反射率如何，都可以进行距离测量，抗干扰能力更强。芯片如下图所示：

VL53L0X是完全集成的传感器，配有嵌入式红外、人眼安全激光，先进的滤波器和超高速光子探测阵列。VL53L0X增强了ST FlightSense™系列，测量距离更长，速度和精度更高，从而开启了新应用之门。即使在恶劣工作条件下，该传感器也可以直接确定与目标物体之间的距离，最远2米，并且不受目标反射率影响。

VL53L0X芯片的主要特征：

1. 完全集成的微型模块

n 940nm激光VCSEL

n VCSEL驱动器

n 测距传感器，配有高级的嵌入式微控制器

n 4.4mmx2.4mmx1.0mm

n 快速、准确的距离测量

n 测量绝对距离达2m

n 报告的距离不受目标反射率影响

n 在高红外光环境下运行

n 先进的嵌入式光学串扰补偿，以简化玻璃罩的设计

1. 人眼安全

n 1类激光设备，符合最新标准IEC 60825-1:2014（第3版）

1. 易于集成

n 可回流焊元件

n 无需额外光学器件

n 单电源

n I2C接口，用于器件控制和数据传输

n Xshutdown（复位）和中断GPIO

VL53L0X的参数：

工作电压：3.3V/5V

产品尺寸：4.4mm × 2.4mm × 1.0mm

测距范围：30 ~ 2000mm

测距精度：±5% (高速模式)，±3% (高精度模式)

测距时间(min)：20ms (高速模式)，200ms(高精度模式)

测距角度：25°

激光波长：940nm

工作温度：-20 ~ 70°C

VL53L0X传感器提供了3种测量模式：单次测量模式、连续测量模式和定时测量模式。

（1）单次测量模式：在这种测量模式下，一次触发只执行一次距离测量，测量结束后，VL53L0X传感器会返回待机状态，等待下一次触发。

（2）连续测量模式：在该模式下会以连续的方式执行距离测量。一次测量结束，下一次测量就会立即启动，用户必须停止测距才能返回到待机状态，最后的一次测量在停止前完成。

（3）定时测量模式：这种模式实际上就是指定时间间隔的连续测量模式。当一次测量结束后，经过用户定义的延迟时间之后，才会启动下一次测量。用户必须停止测距才能返回到待机状态，最后的一次测量在停机前完成。

VL53L0X传感器还提供了4种不同的精度模式：