概要
TFmini-S LiDAR Sensor是基于 TFmini 的升级项目，它是一款小型化，单点测距的产品，基于 ToF（飞行时间）原理，配合独特的光学、电学、算法设计，主要实现稳定、精准、高灵敏度和高速的距离测量的功能。产品本身除了具有 TFmini 的低成本、小体积、测距远等特点外，测距精度更高，对于室外强光、不同温度、不同反射率等不同环境下适应性更强，更低功耗，探测频率也更加灵活。产品同时兼容 UART 和 I2C 通信接口，可通过指令进行切换。
TFmini-S 基于 ToF（Time of Flight）即飞行时间原理。具体为产品周期性的向外发出近红外光调制波，调制波遇物体后反射。产品通过测量调制波往返相位差，得到飞行时间，再计算出产品与被测目标之间的相对距离。
TFmini-S模块基本参数
TFmini-S模块引脚
TFmini-S通信接口
UART数据通信协议
IIC数据通信协议
I/O工作模式
I/O 输出模式下，不能输出测距值，只是在距离从小变大超过高阈值的时候或者从大到小低 于低阈值的时候让 I/O 口电平反转。当输出为近区电平时，测量值大于滞回区间的远端点后，输出切换为远区电平；当输出为远区电平时，测量值小于滞回区间的近端点时，输出切换为近区电平。（高电平：3.3V，低电平：0V）
串口数据通信
TFmini-S 有两种数据输出格式，标准数据输出格式和字符串数据格式，两种格式可通过指令代码相互切换。
⚫ 标准数据输出格式（默认）：
数据结构：数据帧长度为9字节。包含距离信息（Distance）、信号强度信息（Strength）、 温度（Temp）、数据校验字节（Checksum）等。数据格式为 16 进制（HEX）
Dist(Distance)：代表 TFmini-S 测量输出的距离值，默认单位为cm，解析为十进制的值范围为0-2000。实际使用过程中，当信号强度值Strength<100时，Dist的测量值被认为不可信，默认输出-1。
Strength：指信号强度，默认输出值会在0-65535之间。当测距档位一定时，测距越远，信号强度越低；目标物反射率越低，信号强度越低。
Temp(Temperature)：表征芯片内部温度值。摄氏度 = Temp / 8 – 256。
⚫ 字符串数据格式 以字符串形式输出，单位为m，比如测距为1.21m，则输出字符串1.21，后跟转义字符\r\n。
ESP32与TFmini-S接线
TFmini-S模块接到了ESP32的串口2引脚上
| ESP32 | TFmini-S |
|---|---|
| 5V | 5V |
| GND | GND |
| 16 | TXD |
| 17 | RXD |
Arduino串口驱动代码
#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作为测量数据显示到串口助手上，ESP32的串口2与TFmini-S模块的串口通信。将以上代码上传到ESP32中，将TFmini-S模块与测量目标离开一定距离，打开串口监视器可得到测量距离结果如下：
总结
以上实验使用的TFmini-S模块默认的串口通信协议，没做任何内部参数的修改，ESP32作为主控读取并转换出TFmini-S模块的测量数据。其他的通信协议的使用和参数的修改，可详细参考TFmini-S模块的说明书。
