Ejemplo con ST TOF VL53L4CD
El VL53L4CD es un sensor TOF Time of Flight capaz de medir distancias desde 1 mm hasta 1200 mm. La hoja de datos oficial no expone todos los registros pero ST ofrece una API y el paquete para STM32Cube X-CUBE-TOF1 que incluye ejemplos y abstracciones para manejar varios dispositivos. Si lo que se busca es un ejemplo muy sencillo y concreto para una placa con este sensor, a continuación se describe una guía práctica y minimalista basada en esa capa de ST pero con el mínimo de complejidad.
Pasos básicos para configurar el proyecto en STM32Cube: habilitar I2C1. Habilitar X-CUBE-TOF1 en la sección Middleware & Software. Seleccionar Board Part Ranging y elegir VL53L4CD. Configurar para usar I2C1 y el pin XShut. El asistente generará un archivo custom_tof_conf.h con defines típicos como #define USE_CUSTOM_RANGING_VL53L4CD (1U), #define CUSTOM_VL53L4CD_XSHUT_PORT GPIOA, #define CUSTOM_VL53L4CD_XSHUT_PIN GPIO_PIN_1, #define CUSTOM_VL53L4CD_I2C_INIT BSP_I2C1_Init, #define CUSTOM_VL53L4CD_I2C_DEINIT BSP_I2C1_DeInit, #define CUSTOM_VL53L4CD_I2C_WRITEREG BSP_I2C1_Send y #define CUSTOM_VL53L4CD_I2C_READREG BSP_I2C1_Recv.
En el ejemplo sencillo se crean dos ficheros de soporte tof.c y tof.h. La lógica esencial es: registrar la bus IO y comprobar que el dispositivo responde por I2C y leer su ID, inicializar el dispositivo, recuperar sus capacidades, configurar el perfil de medida en modo continuo y leer distancias. Es importante tener en cuenta que el pin XShut del módulo TOF actúa como pin de habilitación y la API de ST puede togglearlo automáticamente. Para simplificar, en ejemplos con un solo sensor se puede conectar XShut a VCC 3.3 V para dejar el sensor siempre habilitado. Si hay múltiples sensores en el mismo bus I2C conviene controlar XShut desde el MCU usando CUSTOM_VL53L4CD_XSHUT_PORT y CUSTOM_VL53L4CD_XSHUT_PIN antes de invocar funciones de la API.
El fichero tof.c implementa rutinas como TOF_Init que registra la interfaz I2C, lee el ID y llama a VL53L4CD_Init y VL53L4CD_GetCapabilities. La función TOF_Configure establece VL53L4CD_PROFILE_CONTINUOUS con TimingBudget 30 ms y habilita lectura de señal y ambiente, y arranca el sensor en modo bloqueante continuo mediante VL53L4CD_Start. La función TOF_GetDistance invoca VL53L4CD_GetDistance y formatea el resultado para mostrar zonas, número de objetivos, estado y distancia, además de valores de ambiente y señal cuando están activados.
Uso típico en main: llamar a TOF_Init, comprobar retorno, llamar a TOF_Configure y en el bucle principal llamar periódicamente a TOF_GetDistance para obtener lecturas. La salida por consola puede presentar líneas como Targets = 1 |---> Status = 0, Distance = 110 mm, Ambient = 0.00 kcps/spad, Signal = 112.00 kcps/spad o Targets = 1 |---> Status = 0, Distance = 112 mm, Ambient = 0.00 kcps/spad, Signal = 113.00 kcps/spad. El formato de impresión se puede adaptar fácilmente o desactivar si se desea procesar las lecturas por software.
Documentación adicional y recomendaciones: consultar la nota técnica UM2931 de ST para detalles sobre las conexiones entre la placa TOF y la placa de desarrollo. Para aplicaciones en las que se necesite integrar múltiples sensores, sincronización de medidas o envío de datos a la nube, se recomienda diseñar un controlador de reset y multiplexado de XShut y un esquema de gestión I2C robusto con timeouts y reintentos.
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