本文主要介紹vl6180x距離、光線感測器模組的一些基本特點、引數及簡單的上手demo，新手上路，老司 機謹防追尾。
vl6180x開箱體驗
基本功能概述
功能簡介及說明
demo上手測試 結語
參考資料
vl6180x開箱體驗
vl6180x是一款比較迷你的感測器模組，拿到手後就是這樣的，如圖1所示：
圖1. 開箱圖
包裝中一共兩個，其中乙個已經被我強拆了，外包裝採用了st評估板的慣用包裝設計，因此還是備有 親切感的。取出模組後跟一角硬幣對比了一下，還是非常短小的，如圖2所示：
圖2. 模組尺寸對比圖
即使如此，該模組還是可以進一步變小，翻看其背面可以看到，vl6180x晶元的供電要求是2.8v，因 此上半身是3.3v->2.8v降壓電路，如果不需要電壓轉換的話，可以從中間一排小孔處將其掰歪，不對，是掰 斷。。。 基本功能概述
講了這麼多廢話，讀者可能還是一臉蒙b：這tm什麼玩意?借用st官方的話說：the vl6180x is a proximity, gesture and ambient light sensor based on st』s patented flightsense™ technology. 簡單的 說就是：這是一款感測器，它能檢測距離及光強度，甚至還有姿態。
因此它的基本特性如下：
1. 距離測量，提供三種量程選擇：
a. 量程：20cm，精度：1mm ;
b. 量程：40cm，精度：2mm;
c. 量程：60cm，精度：3mm;
2. 環境光測量，多種取樣增益及測量範圍調節;
3. 環繞濾波器，濾除強反射物體所帶來的測量錯誤;
4. 偏移校準，保證裝置在不同的環境下的準確度。
5. 串擾補償，使用蓋玻片進一步提高距離檢測的精確度;
6. 三種取樣方式：
a. 輪詢下的單次距離測量
b. 非輪詢下的單次距離測量
c. 硬體中斷下的持續距離測量
功能簡介及說明
典型的距離輸出特性
理論上來講，vl6180x的輸出值應該與目標物體之間的距離呈線性關係，但實際上並不是醬紫。在黑 暗環境中，測試vl6180x與不同反射率的物體之間的距離，真實距離與實際測量距離的輸出對比關係如圖3
所示：
圖3. 原始測量值與實際值對比
從圖3中可知，測量資料的實際輸出存在偏移錯誤，且資料抖動劇烈，其中偏移錯誤可通過偏移校準 來修正。而為了進一步提高vl6180x的輸出精度及穩定性，官方推薦使用蓋玻片來增加串擾訊號，並在之 後進行串擾補償來修正蓋玻片帶來的距離錯誤。如圖4所示：在使用了蓋玻片並做了串擾補償修正後，真實 距離與實際測量距離的誤差減少穩定性也進一步增強。
圖4. 串擾補償後的測量值與實際距離對比
捕獲收斂時間
需要注意的是，vl6180x計算與物體之間的距離所需要的時間花費並不是固定的，它與測量距離及目 標物體的光反射率有關。如圖5所示：在10mm內，模組測量的距離值是無意義的，所花費的轉換時間也較 長;而當測量距離逐漸增大後，所花費的時間也逐漸增大，反射率越低，消耗的時間越長。
圖5. 收斂時間與測量距離及物體反射率之間的關係
由於收斂時間與物體反射率及無標物體的實際距離有關，因此可以使用簡單的收斂估計(early convergence estimate, ece)來降低模組的功耗。例如，判斷0.5ms內vl6180x模組所接收到的反饋訊號 數，當其低於某個理想中的閾值時，可認定在設定的量程內，周圍沒有檢測到有效物體，因此可中止接下 來的測量以節省功耗，如圖6所示。反之，當接收到的反饋訊號數高於設定的理想閾值時，系統才啟動測 量，在這種情況下，只有高反射率的金屬物體靠近vl6180x模組時，系統才會開始工作，達到了降低功耗 的效果，如圖7所示。
圖6. 量程範圍內無目標時的閾值設定
圖7. 檢測金屬物體時的閾值設定
環境光感測器模式
vl6180x模組可以在乙個相當寬泛的範圍內測量所接收到的環境光，其測量的原理為計算單位時間 (100ms)內光孔所接收到的光量，至於為啥是100ms，因為大多數應用都是這麼設定的(嗯，手冊上說 的)。因此，若要測量不同的光強度，推薦設定模組的測量量程，而不是修改取樣時間。
此外模組接收到的實際光量值會受模組光孔的角度影響，如圖8所示：模組接收光量的最佳範圍在乙個 圓錐體內，超過該圓錐體，測量的實際值也會受到較大的影響，整體的值也呈現乙個正態分佈的效果。
圖8. 光孔位置及接收角度示意圖
對於偏移校準及串擾補償方法，此處不再過多詳述，始終銘記這是評測，這是評測，不是教程，打住。
demo上手測試
為試驗vl6180x的實際測量效果，此處使用stm32f0308-discovery開發板驅動該模組，如圖9所示：
圖9. 評估板測試準備
完成第一步之後將vl6180x軟體支援包中的相關檔案匯入進工程，這裡我們需要新增的檔案如圖10所示：
圖10. 工程檔案結構
完成上述工作後，編譯-燒寫-除錯-列印，距離測試的列印結果如下：
圖11. 距離測試列印
在圖11測試過程中，系統上電時用手遮住了感測器，返回錯誤6，表示沒有檢測到有效物體(太 近);之後慢慢將手拿開，返回有錯誤11、13、16，表示模組在量程內未識別有效物體或者目標過多(太 遠)。更多的錯誤詳情可查閱模組使用者手冊。
圖12. 光照強度測試列印
在圖12的測試中可知，系統上電後檢測到了周圍的環境光強度，用手遮住後檢測值立馬下降，模組的 光照強度減弱。
結語
vl6180x是一款專業、精準的感測器模組，不論是距離檢測還是環境光檢測，其穩定、可靠性要遠遠 高於普通的超聲波模組及光感測器)。因此，其上手難度也高於一般的感測器模組。感興趣的話，讀者不 妨購買回來研究一下，用在自己的玩具小車、飛行器等智慧型硬體領域也是極好的。
參考資料
1. 《vl6180x-satel》：產品描述
2. 《um1983 user manual》：使用者手冊
3. 《vl6180x》：資料手冊
4. 《vl6180x api integration guide》：api程式設計手冊
1. ja.stsw-img003 ： vl6180x軟體支援包
2. en.stm32cubef0.zip：stm32f0308-discovery軟體支援包
-stm32微控制器中文官網
-stm32微控制器官方開發工具
-stm32微控制器參考設計