概要

TFmini-S LiDAR Sensor是基于 TFmini 的升級(jí)項(xiàng)目，它是一款小型化，單點(diǎn)測(cè)距的產(chǎn)品，基于 ToF（飛行時(shí)間）原理，配合獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、算法設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)、高靈敏度和高速的距離測(cè)量的功能。產(chǎn)品本身除了具有 TFmini 的低成本、小體積、測(cè)距遠(yuǎn)等特點(diǎn)外，測(cè)距精度更高，對(duì)于室外強(qiáng)光、不同溫度、不同反射率等不同環(huán)境下適應(yīng)性更強(qiáng)，更低功耗，探測(cè)頻率也更加靈活。產(chǎn)品同時(shí)兼容 UART 和 I2C 通信接口，可通過(guò)指令進(jìn)行切換。
TFmini-S 基于 ToF（Time of Flight）即飛行時(shí)間原理。具體為產(chǎn)品周期性的向外發(fā)出近紅外光調(diào)制波，調(diào)制波遇物體后反射。產(chǎn)品通過(guò)測(cè)量調(diào)制波往返相位差，得到飛行時(shí)間，再計(jì)算出產(chǎn)品與被測(cè)目標(biāo)之間的相對(duì)距離。

TFmini-S模塊基本參數(shù)

TFmini-S模塊引腳

TFmini-S通信接口

UART數(shù)據(jù)通信協(xié)議

IIC數(shù)據(jù)通信協(xié)議

I/O工作模式

I/O 輸出模式下，不能輸出測(cè)距值，只是在距離從小變大超過(guò)高閾值的時(shí)候或者從大到小低 于低閾值的時(shí)候讓 I/O 口電平反轉(zhuǎn)。當(dāng)輸出為近區(qū)電平時(shí)，測(cè)量值大于滯回區(qū)間的遠(yuǎn)端點(diǎn)后，輸出切換為遠(yuǎn)區(qū)電平；當(dāng)輸出為遠(yuǎn)區(qū)電平時(shí)，測(cè)量值小于滯回區(qū)間的近端點(diǎn)時(shí)，輸出切換為近區(qū)電平。（高電平：3.3V，低電平：0V）

串口數(shù)據(jù)通信

TFmini-S 有兩種數(shù)據(jù)輸出格式，標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出格式和字符串?dāng)?shù)據(jù)格式，兩種格式可通過(guò)指令代碼相互切換。
? 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸出格式（默認(rèn)）：
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度為9字節(jié)。包含距離信息（Distance）、信號(hào)強(qiáng)度信息（Strength）、 溫度（Temp）、數(shù)據(jù)校驗(yàn)字節(jié)（Checksum）等。數(shù)據(jù)格式為 16 進(jìn)制（HEX）

Dist(Distance)：代表 TFmini-S 測(cè)量輸出的距離值，默認(rèn)單位為cm，解析為十進(jìn)制的值范圍為0-2000。實(shí)際使用過(guò)程中，當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度值Strength<100時(shí)，Dist的測(cè)量值被認(rèn)為不可信，默認(rèn)輸出-1。
Strength：指信號(hào)強(qiáng)度，默認(rèn)輸出值會(huì)在0-65535之間。當(dāng)測(cè)距檔位一定時(shí)，測(cè)距越遠(yuǎn)，信號(hào)強(qiáng)度越低；目標(biāo)物反射率越低，信號(hào)強(qiáng)度越低。
Temp(Temperature)：表征芯片內(nèi)部溫度值。攝氏度 = Temp / 8 – 256。

? 字符串?dāng)?shù)據(jù)格式
以字符串形式輸出，單位為m，比如測(cè)距為1.21m，則輸出字符串1.21，后跟轉(zhuǎn)義字符rn。

ESP32與TFmini-S接線

TFmini-S模塊接到了ESP32的串口2引腳上

Arduino串口驅(qū)動(dòng)代碼

#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); 
}

ESP32的串口1作為測(cè)量數(shù)據(jù)顯示到串口助手上，ESP32的串口2與TFmini-S模塊的串口通信。將以上代碼上傳到ESP32中，將TFmini-S模塊與測(cè)量目標(biāo)離開一定距離，打開串口監(jiān)視器可得到測(cè)量距離結(jié)果如下：

總結(jié)

以上實(shí)驗(yàn)使用的TFmini-S模塊默認(rèn)的串口通信協(xié)議，沒(méi)做任何內(nèi)部參數(shù)的修改，ESP32作為主控讀取并轉(zhuǎn)換出TFmini-S模塊的測(cè)量數(shù)據(jù)。其他的通信協(xié)議的使用和參數(shù)的修改，可詳細(xì)參考TFmini-S模塊的說(shuō)明書。

審核編輯 黃宇