Digilent Pmod ToF(飞行时间)是一种能够实现低功耗光学距离传感的传感器。芯片上的数字信号处理器ISL29501计算ToF发出的光从飞到目标再飞回来所需要的时间，它与目标的距离成正比。Pmod ToF可以测量5米的距离。

• 优化的低功耗模式
• 启用近距离检测和距离测量
• 16位分辨率
• 板载eepm保存校准
• 6针Pmod连接器与I²C接口
• 用于菊花链的直通Pmod主机端口

Pmod ToF是一种基于飞行时间信号处理集成电路的数字报告距离的方法。它的分辨率高达16位。
它在频域上利用方波调制间接飞行时间(SWM-ITOF)原理，从相移得到距离测量。传感由外部发射极(领导)及探测器(光电二极管)

Pmod ToF与主机板通过我²C协议．首先发送7位I²C地址01010111 (0x57)，然后发送一个读/写位(分别为高/低逻辑电平)，然后以最大时钟频率400发送感兴趣的寄存器地址千赫，用户可以对Pmod ToF寄存器进行读写，从而实现Pmod ToF的配置、校准和测量数据的读取。头J2在Pmod上，ToF是一个传递给所有在主设备上存在的信号的通道头j - 1允许多个I²C兼容模块的菊花链。

所有在测量和/或校准过程中使用的寄存器都在ISL29501中描述ISL29501数据表．

每个芯片初始化都有一组寄存器。芯片初始化程序在ISL29501固件例程(an1724.pdf)文档．
这些值(见下表)是由Digilent设置的，用户在更改它们时必须非常小心。在这种情况下，用户必须在进行手动校准之前修改这些值。
请阅读ISL29501文档在继续之前。

欲了解更多信息，请咨询Pmod ToF图书馆用户指南．

注意:在恢复出厂校准之前，如果用户修改了这些寄存器值，必须将其恢复到下面指定的值，否则测量将不正确。

为了实现精确的距离测量，需要对Pmod ToF进行校准。它包含一个eepm可以存储校准的地方。在工厂eepm该程序具有默认的校准剖面，有助于在30cm-3m范围内进行测量。为了获得最好的精度，必须进行校准。

Pmod配备了一个非易失性eepm内存芯片Atmel: AT24C04D (数据表可在Microchip网站上找到)，它有4千位的可用空间。可以通过地址为0x50h的I2C协议访问内存。

的eepm存储两组校准值。工厂校准集包含在设备制造时执行的通用校准值，且不能更改。用户校准集包含用户执行自己校准时生成的值。最初，用户校准集与工厂校准阀加载。它总是可以通过复制工厂校准装置来恢复。

请查阅Pmod ToF图书馆用户指南，了解更多关于使用和沟通的信息eepm模块。有关校准过程的更多细节，请参阅校准程序下面的部分。

Pmod ToF需要三种类型的校准:

1.级校准:补偿发射器电流。

2.相声校准:补偿光电二极管观察到的电串扰。在近距离，一个大的串扰返回信号值对距离测量的影响很小。在距离范围的远端，串扰可能超过信号，给测量增加显著的误差。为了进行此校准，接收器或两个光学元件都需要用包装中包含的泡沫塑料覆盖，以确保没有红外信号的返回路径领导．如果光学元件没有被正确覆盖，在进行测量时将会产生很大的误差。
注意:由于切割过程，包内的泡沫可能会有一些变形。为了保证最好的校准，请使用泡沫的平面。

3.距离标定:补偿发射器、光电二极管和将改变信号路径延迟的ISL29501的延迟变化。它会产生一个系数，在每次测量中都会减去这个系数。对于这种校准，用户必须设置一个预定义的距离，以便进行校准。在1.5米的良好校准可以使Pmod ToF测量5米的能力，误差只有几厘米。校准应在较小的距离(小于1.5米)进行，以避免可能影响校准的失真和噪声。为了进行距离校准，一个白色目标(具有高红外反射能力的目标)应该放置在距离Pmod ToF所需的距离上。Pmod也应该放置在离地面或桌子至少40cm的地方，任何物体都不应该在镜片的+/-3°范围内。测量距离ToF越远，面积就应该越大。

有关校准过程的更多细节，请参阅ISL29501校准指南．

Pmod ToF的测量周期由样品启动(SS)引脚上的下降沿触发，或者由主机板通过I2C向ISL29501的命令寄存器发出软启动。当进行测量时，芯片发射器驱动器以给定频率的光信号($f{mod}$)通过发射器发送调制方波(Tx)。接收到的光信号(Rx)返回时伴随着相移和衰减，这取决于它所反射的物体的距离和反射率。通过确定返回信号的相移来计算到目标的距离，如下图所示:

$ $ D = \压裂{C} {4 f *π* {mod}} *Δ{φ}{1}{1}\ \标签标签$ $地点:
D是物体到传感器的距离。
$f{mod}$为调制频率。
$Δ{φ}$是发出信号和返回信号之间的相位差。
C是光速。

使用演示时跳线设置为JP1:启用JP2:启用JP3:启用JP4:启用．

Pmod ToF上的任何外部电源必须在2.7 V和3.3 V以内，以确保板载芯片正常工作;但是，建议Pmod在3.3 V下工作。Pmod ToF的电流不超过225毫安。

对Pmod ToF进行写入和读取的示例时序图ISL29501数据表提供如下:

使用实例Pmod ToF的单字节写序列

示例Pmod ToF的多字节读序列

针头上的针间距为100密耳。PCB是1.6英寸长在侧面平行于针头上的针和0.8英寸长在侧面垂直于针头。

Digilent提供了一个通过Digilent FPGA开发板访问Pmod ToF功能的库。图书馆可在Vivado层次结构GitHub库。

这里提供了一个允许通过UART与Pmod ToF通信的演示GitHub库．通过串行终端应用程序向演示程序发出命令，可以访问校准和测量等功能。检查Zybo Z7-20 Pmod ToF演示用户指南为更多的细节。

Pmod ToF的原理图是可用的在这里．关于Intersil距离传感器的其他信息，包括通信模式和芯片的具体时间可以在ISL29501产品页面的“文档”区域找到在这里．

关于如何使用Pmod ToF的示例代码和更多信息可以在其上找到资源中心．

如果你有任何关于Pmod ToF的问题或评论，请随时将它们发布在Digilent论坛．