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Datasheet File OCR Text: |
this is information on a product in full production. may 2016 docid029104 rev 1 1/40 VL53L0X world smallest time-of-flight ra nging and gesture detection sensor datasheet - production data features ? fully integrated miniature module ? 940nm laser vcsel ? vcsel driver ? ranging sensor with advanced embedded micro controller ? 4.4 x 2.4 x 1.0mm ? fast, accurate distance ranging ? measures absolute range up to 2m ? reported range is independent of the target reflectance ? operates in high infrared ambient light levels ? advanced embedded optical cross-talk compensation to simplify cover glass selection ? eye safe ? class 1 laser device compliant with latest standard iec 60825-1:2014 - 3 rd edition ? easy integration ? single reflowable component ? no additional optics ? single power supply ? i2c interface for device control and data transfer ? xshutdown (reset) and interrupt gpio ? programmable i2c address applications ? user detection for personal computers/ laptops/tablets and iot (energy saving). ? robotics (obstacle detection). ? white goods (hand detection in automatic faucets, soap dispensers etc...) ? 1d gesture recognition. ? laser assisted auto-focus. enhances and speeds-up camera af system performance, especially in difficult scenes (low light levels, low contrast) or fast moving video mode. description the VL53L0X is a new generation time-of-flight (tof) laser-ranging module housed in the smallest package on the market today, providing accurate distance measurement whatever the target reflectances unlike conventional technologies. it can measure absolute distances up to 2m, setting a new benchmark in ranging performance levels, opening the door to various new applications. the VL53L0X integrates a leading-edge spad array (single photon avalanche diodes) and embeds st?s second generation flightsense tm patented technology. the VL53L0X?s 940nm vcsel emitter (vertical cavity surface-emitting laser), is totally invisible to the human eye, coupled with internal physical infrared filters, it enables longer ranging distance, higher immunity to ambient light and better robustness to cover-glass optical cross-talk. www.st.com
contents VL53L0X 2/40 docid029104 rev 1 contents 1 overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1 technical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 system block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 device pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1 system functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 firmware state machine description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 customer manufacturing calibration flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 2.3.1 spad and temperature calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.2 ranging offset calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3.3 cross-talk calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4 ranging operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.5 ranging profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.6 ranging profile phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.6.1 initialization and load calibration data phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.6.2 ranging phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.6.3 digital housekeeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.7 getting the data: interrupt or polling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.8 device programming and control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.9 power sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.9.1 power up and boot sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.10 ranging sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3 control interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.1 i 2 c interface - timing characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.2 i 2 c interface - reference registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 4 electrical characteristi cs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.1 absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.2 recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 docid029104 rev 1 3/40 VL53L0X contents 3 4.3 esd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.4 current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4.5 electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 5 performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.1 measurement conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 5.2 max ranging distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 5.3 ranging accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.3.1 standard deviation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 5.3.2 range profile examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 5.3.3 ranging offset error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 6 outline drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 7 laser safety considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 8 packaging and labeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.1 product marking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.2 inner box labeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.3 packing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 8.3.1 tape outline drawings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 8.4 pb-free solder reflow process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 8.5 handling and storage precautions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 8.5.1 shock precaution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 8.5.2 part handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 8.5.3 compression force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 8.5.4 moisture sensitivity level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 8.6 storage temperature conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 9 ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 10 acronyms and abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 11 ecopack ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 12 revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 list of tables VL53L0X 4/40 docid029104 rev 1 list of tables table 1. technical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 table 2. VL53L0X pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 table 3. i 2 c interface - timing characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 table 4. reference registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 5. 32-bit register example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 table 6. absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 table 7. recommended operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 table 8. esd performances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 table 9. consumption at ambient temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 table 10. digital i/o electrical characteri stics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 table 11. max ranging capabilit ies with 33ms timing budget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 table 12. ranging accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 table 13. range profiles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 14. ranging offset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 table 15. recommended solder profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 table 16. recommended storage conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 table 17. ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 table 18. acronyms and abbreviations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 table 19. document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 docid029104 rev 1 5/40 VL53L0X list of figures 5 list of figures figure 1. VL53L0X block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 figure 2. VL53L0X pinout (bottom view) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 figure 3. VL53L0X schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 figure 4. VL53L0X system functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 figure 5. firmware state machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 figure 6. customer manufacturing calibration flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 figure 7. range offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 figure 8. cross-talk compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 figure 9. typical initialization / ranging / housekeeping phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 figure 10. power up and boot sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 11. power up and boot sequence with xshut not cont rolled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 figure 12. ranging sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 figure 13. data transfer protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 figure 14. VL53L0X i2c device address: 0x 52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 figure 15. VL53L0X data format (write) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 16. VL53L0X data format (read) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 figure 17. VL53L0X data format (sequential write) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 figure 18. VL53L0X data format (sequential read) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 figure 19. i 2 c timing characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 figure 20. typical ranging (default mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 figure 21. typical ranging - long range mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 figure 22. outline drawing (page 1/3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 figure 23. outline drawing (page 2/3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 figure 24. outline drawing - with liner (page 3/3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 figure 25. class 1 laser product label . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 figure 26. example of marking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 figure 27. tape outline drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 figure 28. solder profile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 overview VL53L0X 6/40 docid029104 rev 1 1 overview 1.1 technical specification 1.2 system block diagram figure 1. VL53L0X block diagram table 1. technical specification feature detail package optical lga12 size 4.40 x 2.40 x 1.00 mm operating voltage 2.6 to 3.5 v operating temperature: -20 to 70c infrared emitter 940 nm i 2 c up to 400 khz (fast mode) serial bus address: 0x52 9 / / ; p r g x o h 9 / / ; v l o l f r q ' h w h f w l r q d u u d \ 6 l q j o h 3 k r w r q $ y d o d q f k h ' l r g h 6 3 $ ' 1 r q 9 r o d w l o h 0 h p r u \ 5 2 0 5 $ 0 0 l f u r f r q w u r o o h u $ g y d q f h g 5 d q j l q j & |