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GY56 红外激光测距传感器 (内附STM32、MSP432代码)

文章目录

一、GY56简介
- 1. 概述
- 2. 特点
- 3. 参数
- 4. 引脚说明
- 5. 应用
二、通信协议
- 1. 串口
- 2. IIC协议
三、模块使用方法
四、GY56 上位机
五、STM32驱动代码
六、MSP432驱动代码

一、GY56简介

1. 概述

GY-56 是一款低成本数字红外测距传感器模块。工作电压 3-5v，功耗小，体积小，安装方便。其工作原理是，红外 LED 发光，照射到被测物体后，返回光经过 MCU 接收，MCU 计算出时间差，得到距离。直接输出距离值。此模块，有两种方式读取数据，即串口 UART（TTL 电平）+IIC（2 线）模式，串口的波特率有 9600bps 与 115200bps，可配置，有连续，询问输出两种方式，可掉电保存设置。GY-56 可以设置上下限距离报警值，开关量输出，在设定的区间内有被测物体挡住，直接输出高电平。IIC 模式下，如果需要，可以设置内部 IIC 地址不同，以便多个传感器直接接在同一个总线。

2. 特点

高性价比
内置 MCU 计算距离
IIC、串口通信协议
配有相应的上位机软件

3. 参数

4. 引脚说明

5. 应用

智能机器人
教学实验室仪器
生产线产品检测
红外测距

二、通信协议

1. 串口

Tips： 模块默认为串口

（1）串口通信参数（默认波特率值 9600bps，可通过软件设定）
波特率：9600 bps 校验位：N 数据位：8 停止位：1
波特率：115200 bps 校验位：N 数据位：8 停止位：1

（2）、模块输出格式，每帧包含 8-13 个字节（十六进制）：
①.Byte0: 0x5A 帧头标志
②.Byte1: 0x5A 帧头标志
③.Byte2: 0x15 本帧数据类型
④.Byte3: 0x03 数据量
⑤.Byte4: 0x00~0xFF 数据前高 8 位
⑥.Byte5: 0x00~0xFF 数据前低 8 位
⑦.Byte6: 0x00~0xFF 模块测量模式
⑧.Byte7: 0x00~0xFF 模块温度
⑨.Byte8: 0x00~0xFF 校验和（前面数据累加和，仅留低 8 位）

数据计算方法(距离长度计算方法)：

Distance= (Byte4<<8) | Byte5 单位 cm
Mode= Byte6
Temp= Byte7（MCU 温度）

例：一帧数据
< 5A-5A-15-04-00-0A-02-1A-F3>
Distance =(0x00<<8)|0x0A =10cm
Mode=2 (高精度模式)
Temp=0x1A=26℃

（3）命令字节，由外部控制器发送至 GY-56 模块（十六进制）
串口命令指令：
命令格式：0xA5+功能指令+指令值+sum

例 1：设置串口连续输出数据，（如需掉电保存，请发送掉电保存指令）
连续输出指令=0xA5+0x65+0x01+0x0B

例 2：设置在 10cm-50cm 的区间范围内 OUT 引脚输出高电平
（如需掉电保存，请发送掉电保存指令）
设置上限阀值 50CM=0xA5+0x98+0x32+0x6F
设置下限阀值 10CM=0xA5+0xA9+0x0A+0x58

例 3：掉电保存指令 = 0xA5+0x87+0x01+0x2D

2. IIC协议

当 GY-56 模块硬件 ps 焊点焊上时候使用,CT 为 SCL，DR 为 SDA

IIC 时钟：250K 以下，模块默认 8bit IIC 地址为 0XE0;
1bit write：0；
1bit read： 1；

三、模块使用方法

该模块为串口和 IIC 输出模块,模块默认为串口模式。模块接入电源后，检测距离不在上限阀值内，LED 会闪亮 1 秒，检测距离在上限阀值内，LED 指示灯会长亮，如果指示
灯一直闪烁，说明模块初始化失败，模块不能使用。

串口模式（默认）：PS 端口拉高（默认，PS 焊点开放），模块上电，默认配置为波特率9600、高精度测量、连续输出模式；使用该模块配套的上位机可方便的对模块进行相应的设置；上位机使用前请先选择好端口和波特率，然后再点击“打开串口”按钮，此时，上位机将显示对应的数据。

串口输出模式分两种，一种连续输出，一种查询输出。连续输出的频率根据测量模式
的不同而不同，具体参见 Byte6 代表的含义说明；查询输出的形式为模块接收到查询指令后，模块开启一次测量，测量完毕后再返回一帧测量数据。不同的输出模式和不同测量模式，导致模块的消耗电流也不同,模块在不测量距离时，电流约为 15mA,查询输出模式在测量结束后电流约为 15mA,连续输出模式电流具体参见 Byte6 代表的含义说明。

1. SET、OUT 引脚使用说明：

S 表示模块与被测物体之间的距离；
S1 表示设定的最大警界阀值（上限阀值）；
S2 表示设定的最小警界阀值（下限阀值）；
S3 表示解除最大警界状态值；S3 和 S1 的关系，S3+3≤S1。例如 S1=100,则 S3≤97；
S4 表示解除最小警界状态值；S4 和 S2 的关系，S4-3≥S2。例如 S2=50,则 S3≥53；
OUT 引脚的状态为高电平和低电平两种。高电平表示 S2S1 或 S

（1）OUT 由高电平变低电平。当模块 S>S1 或 S （2）OUT 由低电平变高电平。当 S>S1,让 S≤S3 时（即当实际距离低于最大警界阀值 3cm时），OUT 引脚由低电平变高电平，模块 LED 灯将由灭变亮。当 S

2. 设置最大警界阀值：可通过发送指令外，也可通过 SET 引脚手动来设置。

（1）模块连续输出模式下，例如设置最大警界阀值 S1 为 100cm，则将模块放置在据被测物体 97cm 的位置进行 SET 引脚设置，或者发送指令：（A5 98 64 A1）0x64 是十进制的 100。
（2）手动 SET 引脚接入 3.3V 高电平，大约 3 秒，待模块 LED 指示灯闪速 2 下，此时断开 SET 引脚 3.3V 连接，断开后大约 5 秒，待 LED 闪烁 3 下，则设置成功。如果 LED 闪烁 4下，表示设置失败。失败原因有两种，一种是，接入高电平时间不够，另一种是设置的距离值小于最小警界阀值。

3. 设置最小警界阀值：可通过发送指令外，也可通过 SET 引脚来设置。

（1）模块连续输出模式下，例如设置最小警界阀值 S2 为 50cm，则将模块放置在据被测物体 53cm 的位置,进行 SET 引脚设置, 或者发送指令：（A5 A9 32 B2）0x32 是十进制的 50。
（2）手动 SET 引脚接入 GND，大约 3 秒，待模块 LED 指示灯闪速 2 下，此时断开 SET 引脚 GND 连接，断开后大约 5 秒，待 LED 闪烁 3 下，则设置成功。如果 LED 闪烁 4 下，表示设置失败。失败原因有两种，一种是，接入低电平时间不够，另一种是设置的距离值大于最大警界阀值。

4. 串口下 GY56 模块校准说明：

该模块由测距传感器和一个 MCU 组成。
（1）SPADs 修正： 当测距传感器上方被透明材质物体覆盖，模块需进行一次该修正，
并上电后加载 SPADs 修正参数。默认情况下，模块在每次上电后会进行一次 SPADs 修正操作，如用户手动执行一次 SPADs 修正后，设置了上电加载 SPADs 修正参数则模块不进行上电后 SPADs 修正操作，这样可以缩短模块初始化时间；通过上位机发送十六进制 A5 0A 01 B0 给模块，模块 LED 亮起，待熄灭校准完成。
（2）温度修正： 当模块工作环境温度变化超过 8 摄氏度，测距传感器灵敏度会发生改变，需进行一次温度修正；默认情况下，模块在每次上电后会进行一次温度修正操作，如模块工作环境温度恒定，可进手动进行一次温度修正后，设置模块上电后加载温度修正参数，这样可以缩短模块初始化时间；如用户开启了自动温度修正，则模块根据 MCU 温度超过 8度后，自行进行一次温度修正；通过上位机发送十六进制 A5 10 01 B6 给模块，模块 LED亮起，待熄灭校准完成。
（3）偏差校准： 当模块测距值与实际值之间存在一个固有的偏差时，可执行此操作。
偏差校准的指令=0xA5+0x21+指令值+sum，指令值为实际距离值。例如:模块测距值为
13CM，而实际值为 10CM，则指令中的指令值为十进制的 10；如需重新上电后加载该补偿值，需设置上电后加载偏差校准参数。通过上位机发送十六进制指令给模块，模块 LED 亮起，待熄灭校准完成。
（4）窗口校准： 当测距传感器上方被透明材质物体覆盖，模块在全量程测距的值不是线性的情况下，执行该操作。如下图所示：

X 轴为实际值，Y 轴为测量值。绿色虚线说明该材质对测距无影响或是传感器表面
无任务材质覆盖，蓝色线表明为轻度影响，红线为中度影响，绿色实线为重度影响。
窗口校准的指令=0xA5+0x32+指令值+sum；

指令值的选取：使用 17%灰色的反射率目标，则设模块与被测目标的距离为 S。对于
轻度影响的情况下，参见下图左侧蓝线，只要 S 在 AB 之间即可。指令值为实际距离值。中度影响的选取右测红线 AB 之间区域。如需重新上电后加载该补偿值，需设置上电后加载窗口校准参数。通过上位机发送十六进制指令给模块，模块 LED 亮起，待熄灭校准完成。

IIC 模式：该模式为每发送一次启动测量命令，模块才会进行一次测距操作，等待测距完成才能读取距离值，测距时间根据模块所处何种测量模式，如下表，例如是高精度模式，则需在大约 200ms 后读取测距值。模块的测量模式配置需通过串口方式进行设置。

四、GY56 上位机

五、STM32驱动代码

1. 串口初始化

	//GPIO端口设置
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);	//使能USART2，GPIOA时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
	//USART2_TX   GPIOA
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PA.2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽输出
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.2

	//USART2_RX	  GPIOA
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;//PA3
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOA.3 

	//Usart1 NVIC 配置
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;		//子优先级3
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;			//IRQ通道使能
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);	//根据指定的参数初始化VIC寄存器

	//USART 初始化设置

	USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;	//收发模式

  USART_Init(USART2, &USART_InitStructure); //初始化串口2
  USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
  USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口2

2. 发送指令

void USART_Send(uint8_t *Buffer, uint8_t Length)
{
	uint8_t i=0;
	while(i<Length)
	{
		if(i<(Length-1))
		Buffer[Length-1]+=Buffer[i];//累加Length-1前的数据
		while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET); //循环发送,直到发送完毕   
		USART_SendData(USART2,Buffer[i++]); 
	}
}

void send_com(u8 function,u8 value )
{
	u8 bytes[4]={0};
	bytes[0]=0xa5;
	bytes[1]=function;//功能指令
	bytes[2]=value;//指令值
	USART_Send(bytes,4);//发送帧头、功能字节、校验和
}

3. 接收中断

void USART2_IRQHandler(void)                	//串口2中断服务程序
{
	static uint8_t i=0,rebuf[20]={0};
	if(USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) != RESET)//判断接收标志
	{
		rebuf[i++]=USART_ReceiveData(USART2);//读取串口数据，同时清接收标志
		if (rebuf[0]!=0x5a)//帧头不对
			i=0;	
		if ((i==2)&&(rebuf[1]!=0x5a))//帧头不对
			i=0;
	
		if(i>3)//i等于4时，已经接收到数据量字节rebuf[3]
		{
			if(i!=(rebuf[3]+5))//判断是否接收一帧数据完毕
				return;	
			switch(rebuf[2])//接收完毕后处理
			{
				case 0x15:
					if(!Receive_ok)//当数据处理完成后才接收新的数据
					{
						memcpy(re_Buf_Data,rebuf,9);//拷贝接收到的数据
						Receive_ok=1;//接收完成标志
					}
					break;
			
			}
			i=0;//缓存清0
		}
	}
}

4. 数据解析

if(Receive_ok)//串口接收完毕
{
	for(sum=0,i=0;i<(re_Buf_Data[3]+4);i++)
	sum+=re_Buf_Data[i];
	if(sum==re_Buf_Data[i])//校验和判断
	{
		GY56.distance=re_Buf_Data[4]<<8|re_Buf_Data[5];
		GY56.mode=re_Buf_Data[6];
		GY56.temp=re_Buf_Data[7];		
		printf("%d\r\n",GY56.distance);
	}
	Receive_ok=0;//处理数据完毕标志
}

六、MSP432驱动代码