飞行时间 (ToF) 是一项突破性技术，它能实现精确的距离测量，因而让许多行业发生天翻地覆的变化。ToF传感器的主要优势包括速度和精度。ToF传感器通过测量光或信号传播所需的时间，就可以非常精确地确定距离，即使在动态环境中也不例外。这些传感器已被广泛应用于各种实际应用，在诸如、增强现实和汽车等领域提供增强功能。

图源：PALERM089/Stock.adobe.com

在汽车行业中，ToF传感器在提高安全性能方面发挥着关键作用。这些传感器集成在高级辅助驾驶系统 () 中，以实现自适应巡航控制、车道保持辅助和防撞系统。通过精确测量道路上车辆与物体之间的距离，ToF传感器有助于实现更安全的驾驶体验，并为自动驾驶汽车的发展铺平道路。随着技术的不断发展，ToF传感器有望用于更广泛的应用，进一步重塑我们与周遭世界互动的方式。

本项目将为读者提供所需必要步骤的详细演练，以便成功组装ams OSRAM TMF8821-Shield开发板并对其编程。此外，本文还提供每个示例的概述。

项目材料与资源

开始进行项目之前，请确保备好所有需要的产品、软件和资源。

项目物料清单 (BOM)

•ams OSRAM TMF8821-SHIELD传感器开发板

•NXP Semiconductors LPCXpresso55S69开发板 (LPC55S69-EVK)

项目代码和软件

•LPC55S69 SDK下载

•19.zip

•MCUXpresso IDE（需登录方可下载）

其他资源

•ams OSRAM TMF8821-SHIELD快速入门指南

•TMF882X_Driver_User_Guide（包含在TMF882x_Driver_SDK_Source文件中）

•TMF882X_Software_Development_Kit_Getting_Started_Guide（包含在TMF882x_Driver_SDK_Source文件中）

其他硬件

•Micro USB转USB Type-A（已含）

•基于Windows的个人电脑

项目技术概述

本项目旨在探索ams OSRAM TMF8821-SHIELD传感器开发板和NXP Semiconductors LPCXpresso55S69开发板的功能。

ams OSRAM TMF882X-SHIELD传感器开发板

ams OSRAM TMF8821-SHIELD传感器开发板（图1）专为评估TMF8821多区直接飞行时间 (dToF) 传感器量身提供多功能解决方案。此开发平台采用我们熟知的Arduino UNO外形尺寸，因此有利于快速评估TMF8821的功能。

图1：ams OSRAM TMF8821-SHIELD传感器开发板。（图源：贸泽电子）

该平台的核心配备了TMF8821传感器，并且方便地安装在单独的分离板上。这种设计特性有助于将传感器无缝集成到原型硬件布局中。传感器分离板的尺寸紧凑，仅为20mm×12mm，为各种应用场景提供了灵活性。

TMF8821-SHIELD的主要特性如下所示:

•Arduino UNO外形尺寸

•TMF8821传感器牢固地安装在分离板上

•玻璃盖片样品种类齐全，厚度范围为0.5mm至0.8mm

•气隙垫片样品丰富，厚度有0.17mm、0.25mm、0.38mm和0.5mm可选

•方便的分离板Vdd电流检测测试点

•整合重置按钮，以增强可用性

•板载低压差 (LDO) 稳压器和I²C电平转换器，进一步增强平台的功能。

NXP LPCXpresso55S69开发板

NXP Semiconductors LPCXpresso55S69开发板 (LPC55S69-EVK)（图2）是专为评估和开发基于Arm® Cortex®-M33架构的LPC55S6x微控制器单元 (MCU) 而定制的平台。该开发板与MCUXpresso工具套件完全集成，提供了可简化开发的丰富资源。MCUXpresso套件包含设备驱动程序、中间件、快速开发功能、配置工具，甚至还包括可免费获取的可选集成开发环境 (IDE)。

图2：NXP Semiconductors LPCXpresso55S69开发板。（图源：贸泽电子）

LPCXpresso55S69开发板是一款综合性、多功能工具集，旨在帮助开发人员利用LPC55S6x MCU的功能，推进Arm Cortex-M33框架内的高效评估和开发流程。

LPCXpresso55S69开发板的主要特性如下:

•LPC55S69双核Arm Cortex-M33 MCU，工作速度高达100MHz

•板载高速USB连接，带Link2调试探头，提供CMSIS-DAP和SEGGER J-Link协议选项

•经由板载调试探头、从LPC55S69目标器件到USB的UART和SPI端口桥接功能

•用于外部调试探头的硬件支持

•三个用户LED、复位按钮、三个ISP按钮以及用于增强型控制的用户按钮

•配备4位SDIO microSD卡插槽，用于扩展存储选项

•集成NXP MMA8652FCR1加速度计，用于运动检测

•立体声音频编解码器，带线路输入/输出功能

•高速和全速USB端口，带micro A/B连接器，适用于主机或器件应用

•Mikroe Click board™扩展选项，用于增加多功能性

•与Arduino UNO兼容的LPCXpresso-V3扩展站点

•Digilent Pmod™兼容扩展/主机连接器，可容纳各种扩展模块

开发项目

该项目不论是组装还是在软件方面都非常简单。

硬件安装

硬件的安装不需要任何工具。将TFM882x扩展板与NXP LPC55S69-EVK的Arduino排针对齐，如图3所示轻轻将扩展板插入。

图3：将ams OSRAM TMF882X-SHIELD连接到NXP LPC55S69-EVK开发板。（图源：ams OSRAM）

软件安装

本指南将全程指导您完成每个步骤，以成功设置运行ams OSRAM软件开发工具包 (SDK) 中提供的任何示例所需的环境。

下载及安装

本项目需要下载三个软件：ams OSRAM软件开发套件、NXP MCUXpresso IDE和MCUXpresso SDK。

ams OSRAM软件开发套件

下载运行在NXP LPC55S69-EVK上的ams OSRAM SDK。使用“项目代码和软件”章节提供的链接下载TMF882X_Driver_SDK_Source_vX.XX.zip文件，确保下载最新版本。本项目使用的版本为v1.19，链接参见“资源”章节（图4）。

图4：从ams OSRAM网站下载TMF882x Driver SDK。（图源：贸泽电子）

下载完成后，将文件解压缩，并在解压所得文件的document文件夹中找到“Software Development Kit Getting Started Guide”文件。

MCUXpresso IDE

下载并安装最新版本的NXP MCUXpresso IDE（链接位于“项目资料与资源”章节），我们将使用它来连接到NXP板（图5）。

图5：MCUXpresso IDE下载页面。（图源：贸泽电子）

下载成功后，运行安装程序，根据屏幕上的说明完成安装，包括安装设备驱动程序或控制器（图6）。

图6：MCUXpresso安装窗口。（图源：贸泽电子）

MCUXpresso SDK

安装完IDE后，接下来安装MCUXpresso SDK。如果是第一次启动IDE，“Welcome”（欢迎）选项卡中将出现下载并安装SDK的选项（图7）。

图7：MCUXpresso IDE SDK安装欢迎画面。（图源：贸泽电子）

或者，您也可以点击MCUXpresso IDE任务栏中的蓝色X图标来安装SDK（图8）。

图8：MCUXpresso SDK安装图标。（图源：贸泽电子）

此时将出现一个窗口，显示板列表（图9）。在窗口右上方的“Filter”（筛选条件）搜索栏中，输入“lpcxpresso55s69”，然后在板列表中单击“Install”（安装），如出现多个可用选项，请确保只选择最新版本。按照屏幕上的说明进行安装。完成后，选择“File”（文件），然后点击“Restart”（重启），重新启动MCUXpresso IDE。

图9：MCUXpresso SDK搜索和选择。（图源：贸泽电子）

如果一切安装无误，您将在“Installed SDKs”（已安装的SDK）窗口看到已成功安装的SDK（图10）。

图10：“Installed SDKs”（已安装的SDK）窗口。（图源：贸泽电子）

组合

安装完所有必要软件后，现在开始编程并运行提供的示例。

硬件编程

将micro-USB电缆的USB-A端插入编程PC、micro-USB端插入板左侧标有Debug Link（调试链接）的USB连接器上，如图11所示。

图11：组装完成的硬件，并且插入了USB电缆以进行编程。（图源：贸泽电子）

接下来，导入本演示的示例项目。

打开MCUXpresso IDE。

单击File（文件），然后单击Import…（导入）。

在Import（导入）窗口中，单击General（通用）并选择Existing Projects into Workspace（将现有项目导入工作区）。

选择Select root directory（选择根目录）单选按钮，单击Browse…（浏览），进入解压缩后的ams OSRAM软件开发套件中。

选择TMF882X_example_simple folder，然后单击Select Folder（选择文件夹）（图12）。

图12：选择要导入的示例程序。（图源：贸泽电子）

在“Import”（导入）窗口的“Projects”（项目）部分中，选择示例程序左边的复选框（图13）。

选择Copy projects into workspace（将项目复制到工作区）

完成后单击Finish（完成）。

图13：导入项目选项。（图源：NXP）

项目加载成功并连接到开发板后，构建并运行项目。

在MCUXpresso IDE中，单击Project（项目），然后单击Build All（构建全部）。

通过控制台窗口确认构建已完成并且未发生错误（图14）。

图14：控制台窗口显示项目构建已完成。（图源：贸泽电子）

单击绿色的Debug（调试）按钮运行项目（图15）。此操作将打开“Debug Configurations”（调试配置）窗口。

图15：调试按钮。（图源：NXP）

在“Debug Configurations”（调试配置）窗口中，选择TMF882X_example_simple Link Server Debug（TMF882X_example_simple Link Server调试），然后选择窗口右下角的“Debug”（调试）按钮（图16）。

图16：“Debug Configurations”（调试配置）窗口。（图源：贸泽电子）

此时会打开一个窗口，以验证LPCXpresso55S69与编程PC之间是否已建立连接。如果“Supported Probes”（支持的探头）部分中“MCUXpresso IDE LinkServer”旁边的复选框尚未选中，则选择该复选框（图17），然后单击OK（确定）。

图17：LinkServer连接窗口。（图源：贸泽电子）

调试程序将启动并对设备进行编程。接下来，启动终端窗口：

在“Terminal”（终端）窗口中，选择“Open a Terminal”（打开终端）图标（图18）。

图18：“Terminal”（终端）窗口。（图源：贸泽电子）

从下拉菜单中选择Serial Terminal（串行终端），然后单击OK（确定）。

确保串行端口设置如图所示，更改串行端口以匹配设备（图19），然后单击OK（确定）。

图19：终端设置。（图源：NXP）

单击绿色的Resume（继续）图标，从断点处开始继续运行应用程序（图20）。

图20：调试继续按钮。（图源：NXP）

完成后，软件会告诉您按开发板上的ISP按钮开始测量。运行期间，绿色LED将亮起，终端窗口将显示测量结果（图21）。如要停止，只需点击“Resume”（恢复）图标右侧的方形红色“Terminate”（终止）按钮，即可终止调试会话。

图21：ToF串行输出的简单示例。（图源：贸泽电子）

本示例提供包含最少配置的基本演示，展示了一个非常简单的用例。该示例使用默认的3×3区域，以厘米为单位测量并打印结果。按下NXP开发板上的ISP按钮将开始测量，运行测量时绿色LED指示灯亮起。

软件文件夹中的其他示例可以更深入地介绍设备功能，例如工厂校准和配置8×8区域。

结语

飞行时间 (ToF) 传感器可以迅速、准确地执行距离测量，即使在复杂环境下亦是如此。将ams OSRAM TMF8821-Shield开发板与NXP Semiconductors LPCXpresso55S69开发板相结合，可为工程师开发从到汽车等行业的产品提供一种快速高效的方法，让他们能够进一步探索ToF的功能。

作者简介

Joseph Downing于2011年加入贸泽电子，担任技术支持专员，后转为技术内容专员。此外，Joseph还曾就职于Intel、Radisys和Planar等电子行业公司，拥有20多年的工作经验。作为一名狂热的创客，Joseph帮助管理并向应用与技术专栏（Mouser.com网站）以及贸易展会提供技术项目和材料。