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[技术文章] XL4300直接飞行时间低成本传感器,主打短距离高精度测距,距离可达4m,出厂即完成标定

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    XL4300 是芯岭技术推出的单通道直接飞行时间 (dToF) 传感器,采用 SiP 系统级封装,模组内部集成 VCSEL 激光发射器、SPAD 接收阵列、RISC‑V MCU 与算法协处理器。芯片内部自带 NVRAM 存储,出厂已经完成反射率、Offset 标定,省去客户整机标定工序,降低开发工作量,主打短距离高精度测距,适合成本敏感的智能硬件产品。
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硬件信息
封装规格:SiP 微型模组封装,尺寸4.4mm × 2.4mm × 1.0mm,12 引脚
激光光源:940nm VCSEL 红外激光器,符合1 类人眼安全激光标准,FoI 视场角 21°±3°
供电要求:单电源 3.3V,工作电压区间 3.0‑3.6V
通信接口:I2C 总线,最高速率 400kHz;默认 7bit 地址 0x2C,支持软件修改 I2C 地址,同一总线可以挂载多颗传感器
工作温度:‑20℃ ~ 65℃
硬件引脚:XSHUT 硬件复位引脚、GPIO1 开漏中断输出引脚;测量完成后触发中断通知主机读取数据,支持掉电自恢复,恢复时间小于 2ms
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测距性能
芯片内置高精度 TDC 时间数字转换器、直方图 + 超分辨算法,测距性能不受目标反射率影响,黑卡、白卡目标都可以稳定输出测距结果。
测距量程:基础有效测距 4m;测量下限可达 10mm
测距帧率:典型 120fps(受主机中断响应速度影响)
测量精度
10mm‑1000mm:误差 ±10mm(18% 反射率靶面)
大于 1000mm:测量误差 ±1%
全温区‑20℃~75℃温漂最大 ±5mm
补充说明:可以选配芯岭配套光学镜头,进一步提升抗环境光能力。出厂已经完成模组标定,标定参数保存在芯片内部 NVRAM,不需要主控存储标定数据,上电直接使用。
抗干扰能力
针对产品外壳盖板、强光环境带来的测量误差,XL4300 内置多重补偿能力:
时间相关光子阈值算法 + 窄带滤光片,抑制环境光干扰,提升强光下测距稳定性
盖板串扰校准,适配整机外壳玻璃盖板,消除盖板带来的串扰偏差
污染物、反射率校准,自动适配不同反射率物体,同时对盖板污染物做补偿
温度补偿,降低温度变化带来测距漂移
功耗:
硬件待机模式,最小电流为 5uA,最大电流为 10uA;
软件待机模式,最小电流 19mA;最大电流为 22mA;
主动测距模式,3.3V 电源平均功耗实测:典型值 30mA。
开发要点
芯片内部 NVRAM 保存出厂标定数据,不需要主机保存、下发校准参数,简化软件开发;
工作流程:I2C 寄存器启动测量 → 测量完成 GPIO1 中断拉高 → 主机 I2C 读取距离结果 → 清除中断,开启下一帧测量;支持 I2C 轮询读取或者中断读取两种方案;
支持修改 I2C 从机地址,解决多器件挂载 I2C 总线地址冲突;
光学盖板选型有要求:940nm 透过率≥95%,雾度小于 5%,盖板厚度建议小于 0.5mm,盖板倾斜角度不要超过 2°。
image.png


应用场景:
消费电子:手机激光辅助对焦 (LDAF)
小家电、智能设备:接近感应、短距离避障检测
交互设备:近距离物体检测、物体有无判断
XL4300 聚焦短距离高精度单点测距,最大亮点是芯片内置存储,出厂完成标定,客户省去标定开发工作;体积小巧,支持多颗器件挂载同一 I2C 总线,综合成本优势明显。适合 4 米以内测距,对成本敏感、希望简化软件开发的产品方案。


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