學習目標
- ✓理解 ToF 飛行時間與多區域量測概念。
- ✓使用 0x29 初始化並更新 8×8 距離資料。
- ✓比較中央、最短與指定區域的距離。
BATCH 03 · 已完成
SENSOR / VL53L5CX
VL53L5CX 8×8 ToF 距離感測器把一個視野拆成 64 個距離區域，做出簡易深度地圖
VL53L5CX 是 ST 的多區域 ToF 距離感測器，能以 8×8 區域回傳距離。本課使用桃園版 Blockly 的更新、中央距離、最短距離與指定區域積木，練習把距離資料轉成障礙物提示。
入門45 分鐘Arduino UNO（I2C，SparkFun VL53L5CX Library）
READYDATA
SIGNAL STABLEVL53L5CX 8×8 ToF
VIN/VCC / 依轉接板規格GND / GND
01 / PREPARE
課前準備
先確認這一課要學會什麼，以及桌面上需要哪些材料。
材料清單
1 個VL53L5CX 8×8 ToF 模組確認模組是否有電平轉換與穩壓。
1 組Arduino UNO 與 I2C 線材UNO 使用 A4/SDA、A5/SCL。
數個紙盒或積木障礙物用不同距離測試 64 區資料。
02 / HOW IT WORKS
光飛出去再回來，時間差變成距離
感測器發出近紅外光並計算反射光回來的時間，再把視野切成最多 64 個區域。資料是距離，不是影像色彩；每一格都要留意無效值與量測範圍。
建立 I2C
接妥 3.3V、GND、SDA、SCL，確認位址為 0x29。
啟動 8×8
設定解析度並開始 ranging，等待資料可用。
整理區域
從 64 格取出中央或最短距離，用來判斷前方障礙。
DISTANCE FORMULAdistance_mm = VL53L5CX distance_mm[zone]
指定區域編號由左上角第 1 格到第 64 格；程式內部索引是 0 到 63。
03 / WIRING
接線配置
VL53L5CX 是 I2C 模組，UNO 以 A4/A5 連接；請依轉接板標示使用 3.3V 或可接受的 VIN。
MODULEVL53L5CX 8×8 ToFVIN/VCCGNDSDASCL
CONTROLArduino UNO（I2C，SparkFun VL53L5CX Library）依轉接板規格GNDA4 / SDAA5 / SCL
| 模組腳位 | 接到控制板 | 訊號方向 | 檢查重點 |
|---|---|---|---|
| VIN/VCC | 依轉接板規格 | 電源 | 裸晶片與有穩壓的 breakout 供電要求不同。 |
| GND | GND | 地線 | 所有裝置要共地。 |
| SDA | A4 / SDA | I2C 資料 | UNO 的 SDA。 |
| SCL | A5 / SCL | I2C 時脈 | UNO 的 SCL，範例使用 400 kHz。 |
✓ WIRING ROWS ALIGNED
已將 4 條線路依同一筆資料逐列對齊；電壓仍須依手上模組版本確認。
04 / BLOCK GUIDE
本課會用到的積木
積木名稱與型別以桃園版 Blockly 現行程式為準，不以通用積木替代。
VL53L5CX 初始化I2C_ADDR 0x29
BLOCK 01
playrobot_vl53l5cx_setupVL53L5CX 初始化
設定 I2C 位址 0x29 並啟動感測器。
位置：感測器 → 距離感測器 → VL53L5CX 8×8 ToF 影像- I2C_ADDR
- 0x29依桃園版 Blockly 的固定位址選項設定。
VL53L5CX 更新資料
BLOCK 02
playrobot_vl53l5cx_updateVL53L5CX 更新資料
讀取一筆新的感測資料。
位置：感測器 → 距離感測器 → VL53L5CX 8×8 ToF 影像中央平均距離（mm）
BLOCK 03
playrobot_vl53l5cx_center_distance中央平均距離（mm）
讀取中央四格的平均距離。
位置：感測器 → 距離感測器 → VL53L5CX 8×8 ToF 影像最短距離（mm）
BLOCK 04
playrobot_vl53l5cx_min_distance最短距離（mm）
找出有效區域中的最近物體。
位置：感測器 → 距離感測器 → VL53L5CX 8×8 ToF 影像指定區域距離（mm）
BLOCK 05
playrobot_vl53l5cx_point_distance指定區域距離（mm）
用 ZONE 選取 1～64 的區域。
位置：感測器 → 距離感測器 → VL53L5CX 8×8 ToF 影像VL53L5CX 資料已更新
BLOCK 06
playrobot_vl53l5cx_data_readyVL53L5CX 資料已更新
確認新資料是否已準備好。
位置：感測器 → 距離感測器 → VL53L5CX 8×8 ToF 影像05 / BLOCK EXAMPLE
用中央距離控制障礙物警示
當中央距離小於門檻時，讓序列埠顯示「靠近」，練習把距離資料接到條件判斷。
桃園版 BLOCKLY / WORKSPACE● BLOCK STYLE
Arduino 程式
初始化
VL53L5CX 初始化I2C_ADDR 0x29
playrobot_vl53l5cx_setup重複執行
arduino_delayVL53L5CX 更新資料
playrobot_vl53l5cx_update中央平均距離（mm）
playrobot_vl53l5cx_center_distance序列埠列印距離
arduino_serial_print重複執行
VL53L5CX 初始化I2C_ADDR 0x29
playrobot_vl53l5cx_setup重複執行
arduino_delayVL53L5CX 更新資料
playrobot_vl53l5cx_update中央平均距離（mm）
playrobot_vl53l5cx_center_distance序列埠列印距離
arduino_serial_printX / 010Y / 024
組合步驟
先看中央四格
把紙盒放在模組正前方，觀察中央平均距離。
為什麼：中央區域較適合做前方障礙判斷。移動障礙物
以 10 公分為間隔移動紙盒。
為什麼：比較距離變化與實際位置。加入最短距離
用最短距離偵測側邊突然出現的物體。
為什麼：理解中央值與全視野值的差異。積木使用重點先辨認積木是「回傳值」還是「執行動作」，再放到正確的拼接位置。
playrobot_vl53l5cx_setup：設定 I2C 位址 0x29 並啟動感測器。
EXAMPLE DOWNLOAD下載後即可練習
下載桃園版 Blockly 專案或對應的文字程式。
預期觀察結果
| 測試情境 | 可能讀值 | 判讀 |
|---|---|---|
| 紙盒靠近中央 | 中央距離變小 | ToF 量測到反射物距離縮短。 |
| 區域沒有有效反射 | 可能出現 0 或無效值 | 程式要先檢查資料是否 ready。 |
06 / CODE EXPLAINED
範例程式逐段解說
這段程式把「VL53L5CX 8×8 ToF 距離感測器」的實體接線、桃園版 Blockly 積木與 Arduino 執行流程接在一起。先對照腳位，再看初始化、讀值、輸出與等待的順序；每一步都可以回到本頁的積木範例實測。
GENERATED LOGIC / EXCERPT積木背後的程式碼收合程式碼 −
TAOYUAN BLOCKLY / ARDUINO C++READ ONLY
#include <Wire.h>
#include <SparkFun_VL53L5CX_Library.h>
SparkFun_VL53L5CX sensor;
VL53L5CX_ResultsData data;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Wire.begin();
Wire.setClock(400000);
if (sensor.begin(0x29)) {
sensor.setResolution(8 * 8);
sensor.startRanging();
}
}
void loop() {
if (sensor.isDataReady() && sensor.getRangingData(&data)) {
Serial.println(data.distance_mm[27]);
}
delay(100);
}SELF STUDY GUIDE先看哪一段、為什麼？
先載入函式庫與建立裝置
#include <Wire.h>函式庫提供桃園版 Blockly 產生器所需的底層功能；若這裡的函式庫或物件名稱不對，後面的 playrobot_vl53l5cx_setup 就算接線正確也無法使用。
把程式腳位對回接線表
// VIN/VCC → 依轉接板規格、GND → GND、SDA → A4 / SDA、SCL → A5 / SCL本頁接線是 VIN/VCC → 依轉接板規格、GND → GND、SDA → A4 / SDA、SCL → A5 / SCL。程式常數、積木欄位與實體線材必須使用同一組設定；若改了其中一邊，另外兩邊也要一起改。
在 setup 只做一次初始化
void setup() {啟動序列埠、I²C／UART 或感測器初始化通常只需要做一次，所以要放在「初始化」區，不要每一圈重複建立裝置。這也對應範例中的啟動積木。
在 loop 更新並取得資料
VL53L5CX_ResultsData data;重複執行區先讓感測器更新，再讀取 VL53L5CX 初始化。若元件有 data ready、可用性或逾時條件，先判斷狀態再使用數值，避免把無效資料當成真實測量。
輸出結果並控制取樣速度
if (sensor.begin(0x29)) {先把原始值、單位或狀態送到序列埠，才能和預期結果比較；等待時間則決定更新速度。若看到亂碼，先檢查鮑率；若數值跳動，先增加合理的取樣間隔或做校正。
自學檢查
- 實體接線：VIN/VCC → 依轉接板規格、GND → GND、SDA → A4 / SDA、SCL → A5 / SCL。
- 主要積木：playrobot_vl53l5cx_setup；先確認它是回傳值還是執行動作。
- 本課板子：Arduino UNO（I2C，SparkFun VL53L5CX Library）；更換控制板或模組版本時，電壓、腳位與函式庫都要重新確認。
07 / DEBUG
常見問題與故障排除
先從「電源、接線、腳位、物體」四個方向檢查，再修改程式。
初始化失敗
先檢查：確認電源、SDA/SCL 與 0x29。
處理方式：先用 I2C 掃描器確認裝置，再檢查 breakout 的供電規格。
距離一直是 0
先檢查：確認是否等待 isDataReady。
處理方式：先更新資料再讀取區域值，並讓障礙物有明顯反射面。
數值跳動
先檢查：檢查環境光、距離與固定方式。
處理方式：固定模組並改用中央平均或多次取樣。
08 / NEXT MISSION
延伸挑戰
從顯示數值，逐步走向條件判斷、燈號回饋與雷達專題。
中央距離尺
題目：列印中央距離並與尺量結果比較。
解題方向
這題要延伸「VL53L5CX 初始化」的基本讀值：先保留已驗證的接線與初始化，再把題目要求的資料處理加在重複執行區。先把資料整理成可觀察的序列埠或表格結果。
- 先匯入本頁 Blockly 範例，確認感測器在沒有加入挑戰功能時能穩定讀值。
- 保留 playrobot_vl53l5cx_setup，先把讀值送到序列埠，建立正常範圍或基準值。
- 依題目「列印中央距離並與尺量結果比較。」加入比較、分類、累計或時間判斷；門檻要用實測資料決定，不要直接猜一個數字。
- 用至少三種不同情境測試，記錄輸入、程式判斷與輸出結果，再修正門檻或取樣間隔。
障礙物警示
題目：中央距離小於 300 mm 時亮 LED。
解題方向
這題要延伸「VL53L5CX 初始化」的基本讀值：先保留已驗證的接線與初始化，再把題目要求的資料處理加在重複執行區。把結果接到題目指定的輸出元件。
- 先匯入本頁 Blockly 範例，確認感測器在沒有加入挑戰功能時能穩定讀值。
- 保留 playrobot_vl53l5cx_setup，先把讀值送到序列埠，建立正常範圍或基準值。
- 依題目「中央距離小於 300 mm 時亮 LED。」加入比較、分類、累計或時間判斷；門檻要用實測資料決定，不要直接猜一個數字。
- 用至少三種不同情境測試，記錄輸入、程式判斷與輸出結果，再修正門檻或取樣間隔。
8×8 小地圖
題目：輪流列印 64 格距離，找出最近區域。
解題方向
這題要延伸「VL53L5CX 初始化」的基本讀值：先保留已驗證的接線與初始化，再把題目要求的資料處理加在重複執行區。先把資料整理成可觀察的序列埠或表格結果。
- 先匯入本頁 Blockly 範例，確認感測器在沒有加入挑戰功能時能穩定讀值。
- 保留 playrobot_vl53l5cx_setup，先把讀值送到序列埠，建立正常範圍或基準值。
- 依題目「輪流列印 64 格距離，找出最近區域。」加入比較、分類、累計或時間判斷；門檻要用實測資料決定，不要直接猜一個數字。
- 用至少三種不同情境測試，記錄輸入、程式判斷與輸出結果，再修正門檻或取樣間隔。
教師快速檢核4 POINT CHECK
- □ 能說明 ToF 是以光的飛行時間估算距離。
- □ 能正確使用 I2C 位址與更新積木。
- □ 能分辨中央、最短與指定區域距離。
09 / EVIDENCE資料來源與版本展開查看 ＋
官方資料桃園版 Blockly
VL53L5CX datasheetSTMicroelectronics
↗確認 8×8 多區域 ToF、65° 視角與 I2C 感測器特性。
桃園版 Blockly VL53L5CX 積木桃園版 Blockly
LOCAL確認 setup、update、zone、center、min 與 data ready 積木。