飛行時間 (ToF) 傳感器是一項突破性技術，它能實現(xiàn)精確的距離測量，因而讓許多行業(yè)發(fā)生天翻地覆的變化。ToF傳感器的主要優(yōu)勢包括速度和精度。ToF傳感器通過測量光或信號傳播所需的時間，就可以非常精確地確定距離，即使在動態(tài)環(huán)境中也不例外。這些傳感器已被廣泛應用于各種實際應用，在諸如機器人、增強現(xiàn)實和汽車等領域提供增強功能。

圖源：PALERM089/Stock.adobe.com

在汽車行業(yè)中，ToF傳感器在提高安全性能方面發(fā)揮著關鍵作用。這些傳感器集成在高級輔助駕駛系統(tǒng) (ADAS) 中，以實現(xiàn)自適應巡航控制、車道保持輔助和防撞系統(tǒng)。通過精確測量道路上車輛與物體之間的距離，ToF傳感器有助于實現(xiàn)更安全的駕駛體驗，并為自動駕駛汽車的發(fā)展鋪平道路。隨著技術的不斷發(fā)展，ToF傳感器有望用于更廣泛的應用，進一步重塑我們與周遭世界互動的方式。

本項目將為讀者提供所需必要步驟的詳細演練，以便成功組裝ams OSRAM TMF8821-Shield開發(fā)板并對其編程。此外，本文還提供每個示例的概述。

項目材料與資源

開始進行項目之前，請確保備好所有需要的產(chǎn)品、軟件和資源。

項目物料清單 (BOM)

?ams OSRAM TMF8821-SHIELD傳感器開發(fā)板

?NXP Semiconductors LPCXpresso55S69開發(fā)板 (LPC55S69-EVK)

項目代碼和軟件

?LPC55S69 SDK下載

?19.zip

?MCUXpresso IDE（需登錄方可下載）

其他資源

?ams OSRAM TMF8821-SHIELD快速入門指南

?TMF882X_Driver_User_Guide（包含在TMF882x_Driver_SDK_Source文件中）

?TMF882X_Software_Development_Kit_Getting_Started_Guide（包含在TMF882x_Driver_SDK_Source文件中）

其他硬件

?Micro USB轉USB Type-A（已含）

?基于Windows的個人電腦

項目技術概述

本項目旨在探索ams OSRAM TMF8821-SHIELD傳感器開發(fā)板和NXP Semiconductors LPCXpresso55S69開發(fā)板的功能。

ams OSRAM TMF882X-SHIELD傳感器開發(fā)板

ams OSRAM TMF8821-SHIELD傳感器開發(fā)板（圖1）專為評估TMF8821多區(qū)直接飛行時間 (dToF) 傳感器量身提供多功能解決方案。此開發(fā)平臺采用我們熟知的Arduino UNO外形尺寸，因此有利于快速評估TMF8821的功能。

圖1：ams OSRAM TMF8821-SHIELD傳感器開發(fā)板。（圖源：貿(mào)澤電子）

該平臺的核心配備了TMF8821傳感器，并且方便地安裝在單獨的分離板上。這種設計特性有助于將傳感器無縫集成到原型硬件布局中。傳感器分離板的尺寸緊湊，僅為20mm×12mm，為各種應用場景提供了靈活性。

TMF8821-SHIELD的主要特性如下所示:

?Arduino UNO外形尺寸

?TMF8821傳感器牢固地安裝在分離板上

?玻璃蓋片樣品種類齊全，厚度范圍為0.5mm至0.8mm

?氣隙墊片樣品豐富，厚度有0.17mm、0.25mm、0.38mm和0.5mm可選

?方便的分離板Vdd電流檢測測試點

?整合重置按鈕，以增強可用性

?板載低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器和I2C電平轉換器，進一步增強平臺的功能。

NXP LPCXpresso55S69開發(fā)板

NXP Semiconductors LPCXpresso55S69開發(fā)板 (LPC55S69-EVK)（圖2）是專為評估和開發(fā)基于Arm® Cortex®-M33架構的LPC55S6x微控制器單元 (MCU) 而定制的平臺。該開發(fā)板與MCUXpresso工具套件完全集成，提供了可簡化開發(fā)的豐富資源。MCUXpresso套件包含設備驅動程序、中間件、快速開發(fā)功能、配置工具，甚至還包括可免費獲取的可選集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)。

圖2：NXP Semiconductors LPCXpresso55S69開發(fā)板。（圖源：貿(mào)澤電子）

LPCXpresso55S69開發(fā)板是一款綜合性、多功能工具集，旨在幫助開發(fā)人員利用LPC55S6x MCU的功能，推進Arm Cortex-M33框架內(nèi)的高效評估和開發(fā)流程。

LPCXpresso55S69開發(fā)板的主要特性如下:

?LPC55S69雙核Arm Cortex-M33 MCU，工作速度高達100MHz

?板載高速USB連接，帶Link2調(diào)試探頭，提供CMSIS-DAP和SEGGER J-Link協(xié)議選項

?經(jīng)由板載調(diào)試探頭、從LPC55S69目標器件到USB的UART和SPI端口橋接功能

?用于外部調(diào)試探頭的硬件支持

?三個用戶LED、復位按鈕、三個ISP按鈕以及用于增強型控制的用戶按鈕

?配備4位SDIO microSD卡插槽，用于擴展存儲選項

?集成NXP MMA8652FCR1加速度計，用于運動檢測

?立體聲音頻編解碼器，帶線路輸入/輸出功能

?高速和全速USB端口，帶micro A/B連接器，適用于主機或器件應用

?Mikroe Click board?擴展選項，用于增加多功能性

?與Arduino UNO兼容的LPCXpresso-V3擴展站點

?Digilent Pmod?兼容擴展/主機連接器，可容納各種擴展模塊

開發(fā)項目

該項目不論是組裝還是在軟件方面都非常簡單。

硬件安裝

硬件的安裝不需要任何工具。將TFM882x擴展板與NXP LPC55S69-EVK的Arduino排針對齊，如圖3所示輕輕將擴展板插入。

圖3：將ams OSRAM TMF882X-SHIELD連接到NXP LPC55S69-EVK開發(fā)板。（圖源：ams OSRAM）

軟件安裝

本指南將全程指導您完成每個步驟，以成功設置運行ams OSRAM軟件開發(fā)工具包 (SDK) 中提供的任何示例所需的環(huán)境。

下載及安裝

本項目需要下載三個軟件：ams OSRAM軟件開發(fā)套件、NXP MCUXpresso IDE和MCUXpresso SDK。

ams OSRAM軟件開發(fā)套件

下載運行在NXP LPC55S69-EVK上的ams OSRAM SDK。使用“項目代碼和軟件”章節(jié)提供的鏈接下載TMF882X_Driver_SDK_Source_vX.XX.zip文件，確保下載最新版本。本項目使用的版本為v1.19，鏈接參見“資源”章節(jié)（圖4）。

圖4：從ams OSRAM網(wǎng)站下載TMF882x Driver SDK。（圖源：貿(mào)澤電子）

下載完成后，將文件解壓縮，并在解壓所得文件的document文件夾中找到“Software Development Kit Getting Started Guide”文件。

MCUXpresso IDE

下載并安裝最新版本的NXP MCUXpresso IDE（鏈接位于“項目資料與資源”章節(jié)），我們將使用它來連接到NXP板（圖5）。

圖5：MCUXpresso IDE下載頁面。（圖源：貿(mào)澤電子）

下載成功后，運行安裝程序，根據(jù)屏幕上的說明完成安裝，包括安裝設備驅動程序或控制器（圖6）。

圖6：MCUXpresso安裝窗口。（圖源：貿(mào)澤電子）

MCUXpresso SDK

安裝完IDE后，接下來安裝MCUXpresso SDK。如果是第一次啟動IDE，“Welcome”（歡迎）選項卡中將出現(xiàn)下載并安裝SDK的選項（圖7）。

圖7：MCUXpresso IDE SDK安裝歡迎畫面。（圖源：貿(mào)澤電子）

或者，您也可以點擊MCUXpresso IDE任務欄中的藍色X圖標來安裝SDK（圖8）。

圖8：MCUXpresso SDK安裝圖標。（圖源：貿(mào)澤電子）

此時將出現(xiàn)一個窗口，顯示板列表（圖9）。在窗口右上方的“Filter”（篩選條件）搜索欄中，輸入“l(fā)pcxpresso55s69”，然后在板列表中單擊“Install”（安裝），如出現(xiàn)多個可用選項，請確保只選擇最新版本。按照屏幕上的說明進行安裝。完成后，選擇“File”（文件），然后點擊“Restart”（重啟），重新啟動MCUXpresso IDE。

圖9：MCUXpresso SDK搜索和選擇。（圖源：貿(mào)澤電子）

如果一切安裝無誤，您將在“Installed SDKs”（已安裝的SDK）窗口看到已成功安裝的SDK（圖10）。

圖10：“Installed SDKs”（已安裝的SDK）窗口。（圖源：貿(mào)澤電子）

組合

安裝完所有必要軟件后，現(xiàn)在開始編程并運行提供的示例。

硬件編程

將micro-USB電纜的USB-A端插入編程PC、micro-USB端插入板左側標有Debug Link（調(diào)試鏈接）的USB連接器上，如圖11所示。

圖11：組裝完成的硬件，并且插入了USB電纜以進行編程。（圖源：貿(mào)澤電子）

接下來，導入本演示的示例項目。

打開MCUXpresso IDE。

單擊File（文件），然后單擊Import…（導入）。

在Import（導入）窗口中，單擊General（通用）并選擇Existing Projects into Workspace（將現(xiàn)有項目導入工作區(qū)）。

選擇Select root directory（選擇根目錄）單選按鈕，單擊Browse…（瀏覽），進入解壓縮后的ams OSRAM軟件開發(fā)套件中。

選擇TMF882X_example_simple folder，然后單擊Select Folder（選擇文件夾）（圖12）。

圖12：選擇要導入的示例程序。（圖源：貿(mào)澤電子）

在“Import”（導入）窗口的“Projects”（項目）部分中，選擇示例程序左邊的復選框（圖13）。

選擇Copy projects into workspace（將項目復制到工作區(qū)）

完成后單擊Finish（完成）。

圖13：導入項目選項。（圖源：NXP）

項目加載成功并連接到開發(fā)板后，構建并運行項目。

在MCUXpresso IDE中，單擊Project（項目），然后單擊Build All（構建全部）。

通過控制臺窗口確認構建已完成并且未發(fā)生錯誤（圖14）。

圖14：控制臺窗口顯示項目構建已完成。（圖源：貿(mào)澤電子）

單擊綠色的Debug（調(diào)試）按鈕運行項目（圖15）。此操作將打開“Debug Configurations”（調(diào)試配置）窗口。

圖15：調(diào)試按鈕。（圖源：NXP）

在“Debug Configurations”（調(diào)試配置）窗口中，選擇TMF882X_example_simple Link Server Debug（TMF882X_example_simple Link Server調(diào)試），然后選擇窗口右下角的“Debug”（調(diào)試）按鈕（圖16）。

圖16：“Debug Configurations”（調(diào)試配置）窗口。（圖源：貿(mào)澤電子）

此時會打開一個窗口，以驗證LPCXpresso55S69與編程PC之間是否已建立連接。如果“Supported Probes”（支持的探頭）部分中“MCUXpresso IDE LinkServer”旁邊的復選框尚未選中，則選擇該復選框（圖17），然后單擊OK（確定）。

圖17：LinkServer連接窗口。（圖源：貿(mào)澤電子）

調(diào)試程序將啟動并對設備進行編程。接下來，啟動終端窗口：

在“Terminal”（終端）窗口中，選擇“Open a Terminal”（打開終端）圖標（圖18）。

圖18：“Terminal”（終端）窗口。（圖源：貿(mào)澤電子）

從下拉菜單中選擇Serial Terminal（串行終端），然后單擊OK（確定）。

確保串行端口設置如圖所示，更改串行端口以匹配設備（圖19），然后單擊OK（確定）。

圖19：終端設置。（圖源：NXP）

單擊綠色的Resume（繼續(xù)）圖標，從斷點處開始繼續(xù)運行應用程序（圖20）。

圖20：調(diào)試繼續(xù)按鈕。（圖源：NXP）

完成后，軟件會告訴您按開發(fā)板上的ISP按鈕開始測量。運行期間，綠色LED將亮起，終端窗口將顯示測量結果（圖21）。如要停止，只需點擊“Resume”（恢復）圖標右側的方形紅色“Terminate”（終止）按鈕，即可終止調(diào)試會話。

圖21：ToF串行輸出的簡單示例。（圖源：貿(mào)澤電子）

本示例提供包含最少配置的基本演示，展示了一個非常簡單的用例。該示例使用默認的3×3區(qū)域，以厘米為單位測量并打印結果。按下NXP開發(fā)板上的ISP按鈕將開始測量，運行測量時綠色LED指示燈亮起。

軟件文件夾中的其他示例可以更深入地介紹設備功能，例如工廠校準和配置8×8區(qū)域。

結語

飛行時間 (ToF) 傳感器可以迅速、準確地執(zhí)行距離測量，即使在復雜環(huán)境下亦是如此。將ams OSRAM TMF8821-Shield開發(fā)板與NXP Semiconductors LPCXpresso55S69開發(fā)板相結合，可為工程師開發(fā)從機器人到汽車等行業(yè)的產(chǎn)品提供一種快速高效的方法，讓他們能夠進一步探索ToF傳感器的功能。

作者簡介

Joseph Downing于2011年加入貿(mào)澤電子，擔任技術支持專員，后轉為技術內(nèi)容專員。此外，Joseph還曾就職于Intel、Radisys和Planar等電子行業(yè)公司，擁有20多年的工作經(jīng)驗。作為一名狂熱的創(chuàng)客，Joseph幫助管理并向應用與技術專欄（Mouser.com網(wǎng)站）以及貿(mào)易展會提供技術項目和材料。