概述

STHS34PF80是一款高性能的紅外(IR)傳感器，特別適用于檢測存在感和運動。其主要特點是高靈敏度，能在沒有透鏡的情況下探測到4米遠的物體（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)分靜止和移動物體，并具有80°的視場角。它出廠時已校準，且設(shè)計為低功耗，包含用于提高探測效果的智能算法。
其應用范圍廣泛，不僅包括存在感和接近感應、報警/安全系統(tǒng)、智能家居、智能照明、物聯(lián)網(wǎng)、智能儲物柜和智能墻板，還特別適用于檢測人體的存在。由于其高靈敏度和精確度，它能夠有效地用于人體檢測，如在安保系統(tǒng)中探測潛在的入侵者，或在智能家居系統(tǒng)中監(jiān)測房間內(nèi)的人員動態(tài)。
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視頻教學

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

樣品申請

[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

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

硬件準備

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

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。 配置時鐘樹，配置時鐘為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，若不添加會出現(xiàn) identifier "FILE" is undefined報錯。

/* 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

參考例程序中對應的獲取ID驅(qū)動程序,如下所示。

獲取ID可以查看0x0F，讀出來的值應該為0xD3。

對應的獲取ID驅(qū)動程序,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)境溫度和目標溫度測量的平滑度和穩(wěn)定性。在溫度測量中，可能會受到噪聲和干擾的影響，這可能導致短期內(nèi)測量值的波動。通過應用平均值濾波，可以平滑這些波動，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)置會決定平均值濾波的級別，從而影響濾波的時間常數(shù)以及平滑度。

這里默認參數(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]: 這個設(shè)置位用于選擇目標溫度的平均值濾波樣本數(shù)以及與之相關(guān)的噪聲水平。

對象溫度的平均值數(shù)量 (sths34pf80_avg_tobject_num_set 函數(shù)): 這個函數(shù)設(shè)置用于測量對象溫度的平均值數(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速度，高的平均值數(shù)量會增加輸出數(shù)據(jù)的平滑度，但也可能增加響應時間。

環(huán)境溫度的平均值數(shù)量 (sths34pf80_avg_tambient_num_set 函數(shù)): 類似地，這個函數(shù)設(shè)置環(huán)境溫度測量的平均值數(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。這也會影響傳感器輸出的平滑程度和響應速度。

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)置對象溫度和環(huán)境溫度的平均值數(shù)量。這意味著傳感器會對對象溫度使用32個數(shù)據(jù)點的平均值，對環(huán)境溫度使用8個數(shù)據(jù)點的平均值。這樣的設(shè)置有助于在傳感器的測量中實現(xiàn)一定程度的數(shù)據(jù)平滑和過濾噪聲，同時保持適當?shù)捻憫俣取?/p>

/* 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);

智能識別算法

STHS34PF80嵌入了智能數(shù)字算法，以支持以下三種檢測模式：
? 存在檢測
? 運動檢測
? 環(huán)境溫度沖擊檢測
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，存在和運動檢測算法使用另一個共同的低通濾波器（LPF_P_M）。這些濾波器用于生成中間信號（TPRESENCE、TMOTION和TAMB_SHOCK），可以用于對算法本身進行微調(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。

案例中只是對濾波器進行了讀取以及打印。

/* 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完整的數(shù)據(jù)值。例如，在一個加速度計中，MSB和LSB可能共同表示一個加速度的測量值。
連續(xù)更新模式（BDU = ‘0’）：在默認模式下，輸出寄存器的值會持續(xù)不斷地被更新。這意味著在你讀取MSB和LSB的時候，寄存器中的數(shù)據(jù)可能會因為新的測量數(shù)據(jù)而更新。這可能導致一個問題：當你讀取MSB時，如果寄存器更新了，接下來讀取的LSB可能就是新的測量值的一部分，而不是與MSB相對應的值。這樣，你得到的就是一個“拼湊”的數(shù)據(jù)，它可能無法準確代表任何實際的測量時刻。
塊數(shù)據(jù)更新（BDU）模式（BDU = ‘1’）：當激活BDU功能時，輸出寄存器中的內(nèi)容不會在讀取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是同一測量時刻的數(shù)據(jù)，避免了讀取到代表不同采樣時刻的數(shù)據(jù)。
簡而言之，BDU位的作用是確保在讀取數(shù)據(jù)時，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誤的數(shù)據(jù)。這對于需要高精度和穩(wěn)定性的應用尤為重要。

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）：這個位用于指示數(shù)據(jù)就緒（Data Ready）狀態(tài)。當傳感器有新的數(shù)據(jù)可供讀取時，這個位會被設(shè)置。

FUNC_STATUS（25h）主要檢測三個標志位：PRES_FLAG、MOT_FLAG 和 TAMB_SHOCK_FLAG，這些標志位用于檢測不同類型的事件。
PRES_FLAG是存在檢測標志位。當存在檢測到人員存在時，此位變?yōu)?。
MOT_FLAG：運動檢測標志位。當檢測到運動時，此位變?yōu)?。
TAMB_SHOCK_FLAG：環(huán)境溫度沖擊檢測標志位。當檢測到環(huán)境溫度沖擊時，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 */

測試結(jié)果

在未有人的情況下。

在人體純在情況下。

審核編輯 黃宇