概述

STHS34PF80是一款高性能的紅外(IR)傳感器，特別適用于檢測(cè)存在感和運(yùn)動(dòng)。其主要特點(diǎn)是高靈敏度，能在沒有透鏡的情況下探測(cè)到4米遠(yuǎn)的物體（尺寸為70 x 25厘米），并配有集成的硅紅外濾波器。這款傳感器能夠區(qū)分靜止和移動(dòng)物體，并具有80°的視場(chǎng)角。它出廠時(shí)已校準(zhǔn)，且設(shè)計(jì)為低功耗，包含用于提高探測(cè)效果的智能算法。
其應(yīng)用范圍廣泛，不僅包括存在感和接近感應(yīng)、報(bào)警/安全系統(tǒng)、智能家居、智能照明、物聯(lián)網(wǎng)、智能儲(chǔ)物柜和智能墻板，還特別適用于檢測(cè)人體的存在。由于其高靈敏度和精確度，它能夠有效地用于人體檢測(cè)，如在安保系統(tǒng)中探測(cè)潛在的入侵者，或在智能家居系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)房間內(nèi)的人員動(dòng)態(tài)。
最近在弄ST的課程，需要樣片的可以加群申請(qǐng)：615061293 。

視頻教學(xué)

[https://www.bilibili.com/video/BV1om4ae5EBR/]

樣品申請(qǐng)

[https://www.wjx.top/vm/OhcKxJk.aspx#]

完整代碼下載

[https://download.csdn.net/download/qq_24312945/89741150]

主要特點(diǎn)

高靈敏度探測(cè): 專為探測(cè)紅外線的存在和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，具有高靈敏度。
探測(cè)范圍: 能夠在沒有透鏡的情況下，探測(cè)到70 x 25厘米大小的物體，最遠(yuǎn)達(dá)4米。
集成硅紅外濾波器: 通過濾除非紅外波長(zhǎng)，確保精確探測(cè)。
靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)物體探測(cè): 能夠檢測(cè)到靜止和移動(dòng)的物體。
視場(chǎng)角: 提供80°的視場(chǎng)角。
出廠校準(zhǔn): 出廠即校準(zhǔn)，保證了即插即用的可靠性和準(zhǔn)確性。
低功耗設(shè)計(jì): 設(shè)計(jì)注重能效，確保低能耗。
嵌入式智能算法: 用于提升存在感和運(yùn)動(dòng)探測(cè)的效果。

硬件準(zhǔn)備

首先需要準(zhǔn)備一個(gè)開發(fā)板，這里我準(zhǔn)備的是自己繪制的開發(fā)板，需要的可以進(jìn)行申請(qǐng)。

主控為STM32H503CB，TMOS為STHS34PF80。

接口

STHS34PF80模塊接口的示意圖如下所示，支持IIC或者SPI通訊。

最大速率可以達(dá)到1M。

最小系統(tǒng)圖

生成STM32CUBEMX

用STM32CUBEMX生成例程，這里使用MCU為STM32H503CB。 配置時(shí)鐘樹，配置時(shí)鐘為250M。

串口配置

查看原理圖，PA9和PA10設(shè)置為開發(fā)板的串口。

配置串口，速率為2000000。

IIC配置

STHS34PF80配置IIC速度為400k

CS設(shè)置

STS34PF80IO設(shè)置如下所示。 在IIC模式下CS需要給個(gè)高電平。

官方提供IIC接線如下所示。

設(shè)置PB8為輸出口。

串口重定向

打開魔術(shù)棒，勾選MicroLIB

在main.c中，添加頭文件，若不添加會(huì)出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報(bào)錯(cuò)。

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "stdio.h"
/* USER CODE END Includes */

函數(shù)聲明和串口重定向：

/* USER CODE BEGIN PFP */
int fputc(int ch, FILE *f){
    HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);
    return ch;
}
/* USER CODE END PFP */

參考案例

[https://github.com/STMicroelectronics/sths34pf80-pid]

獲取ID

參考例程序中對(duì)應(yīng)的獲取ID驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

獲取ID可以查看0x0F，讀出來(lái)的值應(yīng)該為0xD3。

對(duì)應(yīng)的獲取ID驅(qū)動(dòng)程序,如下所示。

printf("HELLO!n");
  HAL_GPIO_WritePin(CS_GPIO_Port, CS_Pin, GPIO_PIN_SET);

    HAL_Delay(100);


  stmdev_ctx_t dev_ctx;
  uint8_t whoami;
  sths34pf80_lpf_bandwidth_t lpf_m, lpf_p, lpf_p_m, lpf_a_t;
  sths34pf80_drdy_status_t status;
  sths34pf80_func_status_t func_status;

  /* Initialize mems driver interface */
  dev_ctx.write_reg = platform_write;
  dev_ctx.read_reg = platform_read;
  dev_ctx.mdelay = platform_delay;
  dev_ctx.handle = &SENSOR_BUS;

  /* Initialize platform specific hardware */
//  platform_init();

  /* Wait sensor boot time */
  platform_delay(BOOT_TIME);

  /* Check device ID */
  sths34pf80_device_id_get(&dev_ctx, &whoami);
    printf("STHS34PF80_ID=0x%x,whoamI=0x%xn",STHS34PF80_ID,whoami);
  if (whoami != STHS34PF80_ID)
    while(1);

溫度測(cè)量濾波方式

首先需要設(shè)置AVG_TRIM (10h) 寄存器用于配置溫度平均值濾波的參數(shù)，以控制環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度測(cè)量的平滑度和穩(wěn)定性。在溫度測(cè)量中，可能會(huì)受到噪聲和干擾的影響，這可能導(dǎo)致短期內(nèi)測(cè)量值的波動(dòng)。通過應(yīng)用平均值濾波，可以平滑這些波動(dòng)，從而得到更加穩(wěn)定的溫度數(shù)據(jù)。AVG_TRIM 寄存器中的設(shè)置會(huì)決定平均值濾波的級(jí)別，從而影響濾波的時(shí)間常數(shù)以及平滑度。

這里默認(rèn)參數(shù)如下

1. 在AVG_TRIM（10h）寄存器中寫入02h // AVG_T = 8，AVG_TMOS = 32
2. 在CTRL1（20h）寄存器中寫入07h // ODR = 15 Hz

AVG_T[1:0]: 這個(gè)設(shè)置位用于選擇環(huán)境溫度的平均值濾波樣本數(shù)。

AVG_TMOS[2:0]: 這個(gè)設(shè)置位用于選擇目標(biāo)溫度的平均值濾波樣本數(shù)以及與之相關(guān)的噪聲水平。

對(duì)象溫度的平均值數(shù)量 (sths34pf80_avg_tobject_num_set 函數(shù)): 這個(gè)函數(shù)設(shè)置用于測(cè)量對(duì)象溫度的平均值數(shù)量。參數(shù) val 可以是多種不同的值，例如 AVG_TMOS_2, AVG_TMOS_8, AVG_TMOS_32, 等等，表示不同的平均值數(shù)量。這些設(shè)置影響傳感器輸出的平滑程度和響應(yīng)速度，高的平均值數(shù)量會(huì)增加輸出數(shù)據(jù)的平滑度，但也可能增加響應(yīng)時(shí)間。

環(huán)境溫度的平均值數(shù)量 (sths34pf80_avg_tambient_num_set 函數(shù)): 類似地，這個(gè)函數(shù)設(shè)置環(huán)境溫度測(cè)量的平均值數(shù)量。參數(shù) val 可以是 AVG_T_8, AVG_T_4, AVG_T_2, AVG_T_1 等，用于設(shè)置不同的平均值數(shù)量。這也會(huì)影響傳感器輸出的平滑程度和響應(yīng)速度。

在你提供的代碼段中，使用了 STHS34PF80_AVG_TMOS_32 和 STHS34PF80_AVG_T_8 作為參數(shù)，分別用于設(shè)置對(duì)象溫度和環(huán)境溫度的平均值數(shù)量。這意味著傳感器會(huì)對(duì)對(duì)象溫度使用32個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值，對(duì)環(huán)境溫度使用8個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均值。這樣的設(shè)置有助于在傳感器的測(cè)量中實(shí)現(xiàn)一定程度的數(shù)據(jù)平滑和過濾噪聲，同時(shí)保持適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)速度。

/* Set averages (AVG_TAMB = 8, AVG_TMOS = 32) */
  sths34pf80_avg_tobject_num_set(&dev_ctx, STHS34PF80_AVG_TMOS_32);
  sths34pf80_avg_tambient_num_set(&dev_ctx, STHS34PF80_AVG_T_8);

智能識(shí)別算法

STHS34PF80嵌入了智能數(shù)字算法，以支持以下三種檢測(cè)模式：
? 存在檢測(cè)
? 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)
? 環(huán)境溫度沖擊檢測(cè)
這些算法分別使用不同的低通濾波器（LPF_P、LPF_M和LPF_A_T）。此外，存在和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)算法使用另一個(gè)共同的低通濾波器（LPF_P_M）。這些濾波器用于生成中間信號(hào)（TPRESENCE、TMOTION和TAMB_SHOCK），可以用于對(duì)算法本身進(jìn)行微調(diào)。這些濾波器的截止頻率值可以通過它們各自的位范圍進(jìn)行配置，這些位范圍可以在LPF1（0Ch）和LPF2（0Dh）寄存器中找到，如下所示。

寄存器LPF1 (0Ch)和LPF2 (0Dh)如下所示。

案例中只是對(duì)濾波器進(jìn)行了讀取以及打印。

/* read filters */
  sths34pf80_lpf_m_bandwidth_get(&dev_ctx, &lpf_m);
  sths34pf80_lpf_p_bandwidth_get(&dev_ctx, &lpf_p);
  sths34pf80_lpf_p_m_bandwidth_get(&dev_ctx, &lpf_p_m);
  sths34pf80_lpf_a_t_bandwidth_get(&dev_ctx, &lpf_a_t);

  printf("lpf_m: %02d, lpf_p: %02d, lpf_p_m: %02d, lpf_a_t: %02drn", lpf_m, lpf_p, lpf_p_m, lpf_a_t);

使用塊數(shù)據(jù)更新（BDU）功能

在很多傳感器中，數(shù)據(jù)通常被存儲(chǔ)在輸出寄存器中，這些寄存器分為兩部分：MSB和LSB。這兩部分共同表示一個(gè)完整的數(shù)據(jù)值。例如，在一個(gè)加速度計(jì)中，MSB和LSB可能共同表示一個(gè)加速度的測(cè)量值。
連續(xù)更新模式（BDU = ‘0’）：在默認(rèn)模式下，輸出寄存器的值會(huì)持續(xù)不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時(shí)候，寄存器中的數(shù)據(jù)可能會(huì)因?yàn)樾碌臏y(cè)量數(shù)據(jù)而更新。這可能導(dǎo)致一個(gè)問題：當(dāng)你讀取MSB時(shí)，如果寄存器更新了，接下來(lái)讀取的LSB可能就是新的測(cè)量值的一部分，而不是與MSB相對(duì)應(yīng)的值。這樣，你得到的就是一個(gè)“拼湊”的數(shù)據(jù)，它可能無(wú)法準(zhǔn)確代表任何實(shí)際的測(cè)量時(shí)刻。
塊數(shù)據(jù)更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：當(dāng)激活BDU功能時(shí)，輸出寄存器中的內(nèi)容不會(huì)在讀取MSB和LSB之間更新。這就意味著一旦開始讀取數(shù)據(jù)（無(wú)論是先讀MSB還是LSB），寄存器中的那一組數(shù)據(jù)就被“鎖定”，直到兩部分都被讀取完畢。這樣可以確保你讀取的MSB和LSB是同一測(cè)量時(shí)刻的數(shù)據(jù)，避免了讀取到代表不同采樣時(shí)刻的數(shù)據(jù)。
簡(jiǎn)而言之，BDU位的作用是確保在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，輸出寄存器的內(nèi)容保持穩(wěn)定，從而避免讀取到拼湊或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。這對(duì)于需要高精度和穩(wěn)定性的應(yīng)用尤為重要。

案例也是設(shè)置了BDU。 BDU在CTRL1 (20h)寄存器中。

/* Set BDU */
  sths34pf80_block_data_update_set(&dev_ctx, 1);

設(shè)置ODR速率

初始化完畢之后需要通過CTRL1（20h）寄存器中的ODR[3:0]位范圍選擇其中一種操作模式（連續(xù)模式），或者在CTRL2（21h）寄存器中將ONE_SHOT位設(shè)置為1（單次觸發(fā)模式）。

當(dāng)配置了寄存器LPF1 (0Ch)和LPF2 (0Dh) 的LPF_P、LPF_M和LPF_A_T、LPF_P_M濾波器之后，可以去設(shè)置ODR速率。

這里設(shè)置速率為8Hz。

/* Set ODR */
  sths34pf80_odr_set(&dev_ctx, STHS34PF80_ODR_AT_30Hz);

獲取狀態(tài)

STATUS (地址為0x23U) 用于表示傳感器的狀態(tài)。
drdy（1位）：這個(gè)位用于指示數(shù)據(jù)就緒（Data Ready）狀態(tài)。當(dāng)傳感器有新的數(shù)據(jù)可供讀取時(shí)，這個(gè)位會(huì)被設(shè)置。

FUNC_STATUS（25h）主要檢測(cè)三個(gè)標(biāo)志位：PRES_FLAG、MOT_FLAG 和 TAMB_SHOCK_FLAG，這些標(biāo)志位用于檢測(cè)不同類型的事件。
PRES_FLAG是存在檢測(cè)標(biāo)志位。當(dāng)存在檢測(cè)到人員存在時(shí)，此位變?yōu)?。
MOT_FLAG：運(yùn)動(dòng)檢測(cè)標(biāo)志位。當(dāng)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)時(shí)，此位變?yōu)?。
TAMB_SHOCK_FLAG：環(huán)境溫度沖擊檢測(cè)標(biāo)志位。當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境溫度沖擊時(shí)，此位變?yōu)?。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
  sths34pf80_drdy_status_t status;
  sths34pf80_func_status_t func_status;

  sths34pf80_drdy_status_get(&dev_ctx, &status);
  if (status.drdy)
  {
    sths34pf80_func_status_get(&dev_ctx, &func_status);

    printf("TAmbient Shock: %d - Presence: %d - Motion: %drn",func_status.tamb_shock_flag, func_status.pres_flag, func_status.mot_flag);
 }        

    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

測(cè)試結(jié)果

在未有人的情況下。

在人體純?cè)谇闆r下。

審核編輯 黃宇