极低成本 DIY 激光测距模块：改装 X-40 激光卷尺实现 60 Hz/6 m 高速测距

项目动机

专业 TOF 模块 (VL53L0X/VL53L1X) 视场角大、易受环境光干扰；工业激光测距模块动辄百元以上。发现 X-40 激光卷尺 (约 ¥100) 内置 STM32 + 专用 TOF 芯片，原生串口输出，逆向固件后可变身高性价比测距模块：

• 量程：0.05-40 m (改装后稳定 6 m @ 60 Hz，全程 37 m @ 低频)
• 精度：1-10 mm (受目标反射率/距离影响)
• 体积：25×13×50 mm，直接嵌入项目
• 接口：UART 250 kbps，直连 Arduino/ESP32/树莓派

硬件准备

关键前提：模块版本兼容性

拆解后查看 PCB 丝印 MCU 旁标记：

• 支持：512A、701A、703A (STM32F103 核心)
• 新增支持：U85B (2021 年新增，见 GitHub)
• 不支持：M88B / 88B (STM32F0 QFN32，引脚定义完全不同)

⚠ 警告：烧录固件将永久擦除原厂固件，设备无法再作为卷尺使用！

四步改装流程

步骤 1：拆解取模块

1. 拧下外壳 7 颗螺丝，分离上下盖
2. 断开模块与主板的排线，取出核心模块 (约 25×50 mm)
3. 确认丝印版本在支持列表内
4. 焊下模块上的电池供电排线 (保留焊盘后续外部供电)

步骤 2：ST-LINK 烧录固件

接线对应

若编程器无 NRST 引脚：上电 → 手动拉低 NRST 接 GND → 点击 Connect → 迅速释放 NRST。

烧录步骤

1. 安装 ST-LINK Utility，Target → Settings 勾选 “Connect Under Reset”
2. Target → Option Bytes → Read Out Protection → Disabled → Apply (擦除原厂固件)
3. 断电重连，确认内存全 0xFF
4. 下载对应版本 HEX：GitHub 固件目录
5. File → Open → 选中 HEX → Program & Verify

步骤 3：接入 Arduino 验证

• 模块 TX → Arduino RX (D0)，共地，模块供电 3.3V
• 上传空 sketch，串口监视器设置 250000 波特率 (实为 256000)
• 观察输出：Dist=1.234 Amp=210 Cnt=58 即成功

步骤 4：零点标定

接回原卷尺键盘排线，白色靶标放置于希望作为零点的位置 → 长按最下方按键 → 模块蜂鸣器响两声 (开始/结束) → 标定完成，后续读数自动减去该基准距离。

Arduino 集成示例

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);

void setup() {
  Serial.begin(250000);  // 模块波特率
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(WHITE);
}

void loop() {
  static char buf[32];
  if (Serial.available() > 20) {
    // 解析 "Dist=X.XXX Amp=YYY Cnt=ZZZ\r\n"
    float dist = parseDist();  // 自行实现解析
    int amp = parseAmp();
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(0,0);
    display.print("Dist: "); display.print(dist,3); display.println(" m");
    display.print("Amp: "); display.println(amp);
    display.drawRect(0,40, map(amp,0,1023,0,128), 20, WHITE); // 幅值条
    display.display();
  }
}

资源链接

• 逆向工程完整文档、固件源码、PCB 图：GitHub 总仓库
• 中文翻译版技术解析：Habr.com 文章 (Google 翻译可读)

避坑提醒

• 模块供电必须稳定 3.3V，LM2596 输出需加 470 μF 电解电容滤波
• TX/RX 交叉接线，烧录 Arduino 时务必断开模块 TX，否则阻塞上传
• 强光/透明/镜面目标会导致读数异常，建议加遮光罩或贴漫反射纸
• 长距离 (>10 m) 需大面积高反射率靶标，且频率需降至 10 Hz 以下