关于VL53L0X多机测量速度较慢的一种解决方法

关于VL53L0X在I2C模式下多机测量速度较慢的一种解决方法与使用经验

前言

最近在做一个项目，需要使用VL53L0X在I2C模式下进行多机测量，但是发现测量速度较慢，查阅资料发现一种处理方法，在此记录一下

正文

问题定位

ST官方给出的API（STSW-IMG005）中有一个单次测量函数，我们使用时一般直接调用这个函数进行测量，函数定义如下：

// 来源于官方API，产品型号STSW-IMG005
VL53L0X_Error VL53L0X_PerformSingleRangingMeasurement(VL53L0X_DEV Dev, VL53L0X_RangingMeasurementData_t *pRangingMeasurementData)
{
    VL53L0X_Error Status = VL53L0X_ERROR_NONE;

    LOG_FUNCTION_START("");

    /* This function will do a complete single ranging
     * Here we fix the mode! */
    Status = VL53L0X_SetDeviceMode(Dev, VL53L0X_DEVICEMODE_SINGLE_RANGING);

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
    {
        Status = VL53L0X_PerformSingleMeasurement(Dev);
        // printf("perform 1\n");
    }

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
    {
        Status = VL53L0X_GetRangingMeasurementData(Dev, pRangingMeasurementData);
        // printf("perform 2\n");
    }

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
    {
        Status = VL53L0X_ClearInterruptMask(Dev, 0);
        // printf("perform 3\n");
    }

    // printf("perform 4\n");

    LOG_FUNCTION_END(Status);
    return Status;
}

可以看到，该函数经历了启动测量——获取数据——清除中断的过程，经实际测试发现，在I2C通讯模式下，该函数测量的频率约为每秒4次。限于使用需求I2C只有一根总线，导致多机并联至总线后获取所有数据的时间很长。

查阅相关手册发现VL53L0X默认模式下测量周期为33ms，远小于此速度，故考虑是否是单次测量模式的不足导致测量速度过慢

解决思路

查询相关资料时，在ST官方论坛中发现一条官方回复：

该回复中提到了一种解决方法，即使用连续测量模式，同时给出了相关API的结构。

经搜索文件发现官方API（STSW-IMG005）中并没有给出连续测量模式的API，于是参考此回复设计相关函数

函数设计

回复中给出了VL53L0X_PerformContinuousRangingMeasurement()函数的结构，仿照单次测量的VL53L0X_PerformSingleRangingMeasurement()函数，得到以下代码：

VL53L0X_Error VL53L0X_PerformContinuousRangingMeasurement(VL53L0X_DEV Dev, VL53L0X_RangingMeasurementData_t *pRangingMeasurementData)
{
    VL53L0X_Error Status = VL53L0X_ERROR_NONE;

    LOG_FUNCTION_START("");

    /* This function will do a complete continuous ranging
     * Here we fix the mode! */
    Status = VL53L0X_SetDeviceMode(Dev, VL53L0X_DEVICEMODE_CONTINUOUS_RANGING);

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
    {
        Status = VL53L0X_PerformContinuousMeasurement(Dev);
        // printf("perform 1\n");
    }

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
    {
        Status = VL53L0X_GetRangingMeasurementData(Dev, pRangingMeasurementData);
        // printf("perform 2\n");
    }

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
    {
        Status = VL53L0X_ClearInterruptMask(Dev, 0);
        // printf("perform 3\n");
    }

    // printf("perform 4\n");

    LOG_FUNCTION_END(Status);
    return Status;
}

按照官方回复的结构，我们还需要实现VL53L0X_PerformContinuousMeasurement()函数。参考单次测量的函数得到如下代码：

VL53L0X_Error VL53L0X_PerformContinuousMeasurement(VL53L0X_DEV Dev)
{
    VL53L0X_Error Status = VL53L0X_ERROR_NONE;
    VL53L0X_DeviceModes DeviceMode;

    LOG_FUNCTION_START("");

    /* Get Current DeviceMode */
    Status = VL53L0X_GetDeviceMode(Dev, &DeviceMode);

    /* Start immediately to run a continuous ranging measurement in case of
     * continuous ranging or continuous histogram */
    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE && DeviceMode == VL53L0X_DEVICEMODE_CONTINUOUS_RANGING)
        Status = VL53L0X_StartMeasurement(Dev);

    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE)
        Status = VL53L0X_measurement_poll_for_completion(Dev);

    /* Change PAL State in case of continuous ranging or continuous histogram */
    if (Status == VL53L0X_ERROR_NONE && DeviceMode == VL53L0X_DEVICEMODE_CONTINUOUS_RANGING)
        PALDevDataSet(Dev, PalState, VL53L0X_STATE_IDLE);

    LOG_FUNCTION_END(Status);
    return Status;
}

官方API中有连续测量模式的宏定义，直接使用即可

修改完成后，在main()中调用一次该函数启动测量，随后直接使用VL53L0X_GetRangingMeasurementData()函数获取数据即可

经实际测试，测量速度提高至接近33ms一次，大大提升测量效率。

结尾

有关清除中断函数VL53L0X_ClearInterruptMask()的使用还未完全研究透彻，没有去除，但实际测试中发现读取之后并不需要额外清除中断，中断位功效有待考证

声明

本文属于东北大学盘古实验室，未经允许严禁转载，若有错误请指出，不胜感激。

作者 plumyT@PanGu_NEU