如何在Arduino中使用TFMini-S LiDAR激光雷达测距传感器

风筝

在本篇文章中，我们将主要介绍TFMini-S Micro LiDAR雷达测距传感器与Arduino开发板的连接方式。同时还简要介绍了激光雷达技术和激光雷达的工作和应用。 LiDAR，即激光探测和测距，是一种很流行的遥感方法，用于测量物体的确切距离。您可能已经看到最新的iPhone或三星手机在背面使用LiDAR传感器以获得最佳相机性能。

激光雷达有很多应用，我们来看看Benewake的激光雷达传感器，称为TFMini-S微型激光雷达距离传感器。该激光雷达传感器可以测量长达12米的距离。这个传感器的成本约为40美元，有很多东西需要学习。

在本文中，我们将介绍TFMini-S LiDAR传感器与Arduino的连接。然后使用TFMini库和基本示例，可以计算距离和信号强度。

所需的组件

●    Arduino Nano开发板

●    TFMini-S微型激光雷达测距传感器

●    连接跳线

●    面包板

什么是激光雷达及其工作原理？

LiDAR，即激光探测和测距（Light Detection and Ranging），是一种非常流行的遥感方法，用于测量物体的确切距离。 LiDAR使用脉冲激光来计算物体与地平面的距离。

它可用于绘制整个区域的结构图，包括植被高度、密度和其他特征。激光雷达直接测量地面植被的高度和密度，使其成为科学家研究大面积植被的理想工具。

激光雷达如何工作？

激光雷达遵循一个简单的原理——将激光投射到地平面的物体上，并计算返回激光雷达源所需的时间。考虑到光的传播速度（大约每秒 186,000 英里），通过LiDAR测量精确距离的过程非常快。但是，这是非常技术性的。计算物体精确距离的公式如下：

距离=（光速x飞行时间）/2

TFMini-S微型激光测距传感器

Benewake公司的TFMini-S微型距离传感器（TFMini-S Micro LiDAR Distance Sensor）带有非常漂亮的包装。北醒是一家国内的公司，是固态激光雷达传感器和解决方案的领先供应商。TFMini-S微型激光雷达传感器也称为微型单点测距模块。

TFMini-S是TFmini的升级版。 TFMini-S具有独特的光学、结构和电子设计。TFmini-S具有成本低、体积小、功耗低等优点。它还具有多个接口以满足不同的要求。该模块具有UART和I2C接口。同时该板有一个微控制器，类似STM32系列控制器。通过将传感器连接到任何外部微控制器，您可以检索LiDAR数据。它有4个引脚作为电源引脚和UART引脚。红色线是VCC，黑色线是接地线。白色线是RX，绿色线是TX。

TFMini-S的探测盲区从30cm缩短到10cm，提高了不同反射率的户外性能和精度。距离范围不受环境光干扰，可与室内范围保持一致，精度进一步优化。 可实现稳定、准确、灵敏、高频范围的检测。

特性

●    操作范围为0.1～12m

●    电源电压 - 5V

●    帧速率为10 – 1000Hz

●    工作温度0℃~60℃

●    通讯接口——UART

●    精度 – ±6cm@（0.1-6m), ±1%@（6m-12m）

●    视场 - 2°

TFMini-S微型激光测距传感器与Arduino的连接

让我们将TFMini-S微型激光测距传感器与Arduino开发板连接起来。您可以将传感器与UART接口或I2C接口连接。但我更喜欢UART接口。连接相当简单。

将TFMini-S传感器的VCC和GND引脚连接到Arduino开发板的5V和GND。同样，将Tx和RX连接到Arduino开发板的D2和D3。您可以使用任意其他支持软件串口的Tx和Rx引脚。

代码/程序

Benewake TFMini传感器有一个专用库文件。可以查看Arduino TFMini库的Github存储库。

我最初使用了TFMini库中的示例代码并上传了代码。代码上传后，但由于传感器无法检查距离，我收到一条错误消息。

然后我修改了部分代码，这次传感器开始工作了。以下是修改后的代码。

1. include <SoftwareSerial.h>
   
2. #include "TFMini.h"
   
3. TFMini tfmini;
   
4. 
   
5. SoftwareSerial SerialTFMini(2, 3);          //The only value that matters here is the first one, 2, Rx
   
6. 
   
7. void getTFminiData(int* distance, int* strength)
   
8. {
   
9.   static char i = 0;
   
10.   char j = 0;
    
11.   int checksum = 0;
    
12.   static int rx[9];
    
13.   if (SerialTFMini.available())
    
14.   {
    
15.     rx[i] = SerialTFMini.read();
    
16.     if (rx[0] != 0x59)
    
17.     {
    
18.       i = 0;
    
19.     }
    
20.     else if (i == 1 && rx[1] != 0x59)
    
21.     {
    
22.       i = 0;
    
23.     }
    
24.     else if (i == 8)
    
25.     {
    
26.       for (j = 0; j < 8; j++)
    
27.       {
    
28.         checksum += rx[j];
    
29.       }
    
30.       if (rx[8] == (checksum % 256))
    
31.       {
    
32.         *distance = rx[2] + rx[3] * 256;
    
33.         *strength = rx[4] + rx[5] * 256;
    
34.       }
    
35.       i = 0;
    
36.     }
    
37.     else
    
38.     {
    
39.       i++;
    
40.     }
    
41.   }
    
42. }
    
43. 
    
44. 
    
45. void setup()
    
46. {
    
47.   Serial.begin(115200);       //Initialize hardware serial port (serial debug port)
    
48.   while (!Serial);            // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
    
49.   Serial.println ("Initializing...");
    
50.   SerialTFMini.begin(TFMINI_BAUDRATE);    //Initialize the data rate for the SoftwareSerial port
    
51.   tfmini.begin(&SerialTFMini);            //Initialize the TF Mini sensor
    
52. }
    
53. 
    
54. void loop()
    
55. {
    
56.   int distance = 0;
    
57.   int strength = 0;
    
58. 
    
59.   getTFminiData(&distance, &strength);
    
60.   while (!distance)
    
61.   {
    
62.     getTFminiData(&distance, &strength);
    
63.     if (distance)
    
64.     {
    
65.       Serial.print(distance);
    
66.       Serial.print("cm\t");
    
67.       Serial.print("strength: ");
    
68.       Serial.println(strength);
    
69.     }
    
70.   }
    
71.   delay(100);
    
72. }

复制代码

串口监视器输出了与天花板的距离以及信号强度。我将手移近和远离传感器，观察距离的变化。盲区从30cm缩短到10cm。 因此它只会在这个距离之后检测到一些物体。

以上就是本文的全部内容，如果有任何疑问，请在本帖下面进行回复。