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VL6180X

器件型号:VL6180X
厂商名称:STMICROELECTRONICS [STMicroelectronics]
厂商官网:http://www.st.com/
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VL6180X器件文档内容

                                                                         VL6180X

Proximity and ambient light sensing (ALS) module

Features                                                                       Datasheet - production data

Three-in-one smart optical module                   Two programmable GPIO
    Proximity sensor                                     Window and thresholding functions for both
    Ambient Light Sensor                                    ranging and ALS
    VCSEL light source
                                                      Description
Fast, accurate distance ranging
    Measures absolute range from 0 to above         The VL6180X is the latest product based on ST's
        10 cm                                         patented FlightSenseTM technology. This is a
    Independent of object reflectance               ground-breaking technology allowing absolute
    Ambient rejection                               distance to be measured independent of target
    Crosstalk compensation for cover glass          reflectance. Instead of estimating the distance by
    Ranging beyond 100mm is possible with           measuring the amount of light reflected back from
        certain target reflectances and ambient       the object (which is significantly influenced by
        conditions but not guaranteed                 color and surface), the VL6180X precisely
                                                      measures the time the light takes to travel to the
Gesture recognition                                 nearest object and reflect back to the sensor
    Distance and signal level can be used by        (Time-of-Flight).
        host system to implement gesture
        recognition                                   Combining an IR emitter, a range sensor and an
    Demo systems available.                         ambient light sensor in a three-in-one ready-to-
                                                      use reflowable package, the VL6180X is easy to
Ambient light sensor                                integrate and saves the end-product maker long
    High dynamic range                              and costly optical and mechanical design
    Accurate/sensitive in ultra-low light           optimizations.
    Calibrated output value in lux
                                                      The module is designed for ultra low power
Easy integration                                    operation. Ranging and ALS measurements can
    Single reflowable component                     be automatically performed at user defined
    No additional optics or gasket                  intervals. Multiple threshold and interrupt
    Single power supply                             schemes are supported to minimize host
    I2C interface for device control and data       operations.

                                                      Host control and result reading is performed using
                                                      an I2C interface. Optional additional functions,
                                                      such as measurement ready and threshold
                                                      interrupts, are provided by two programmable
                                                      GPIO pins.

                                                      Applications

                                                       Smartphones/portable touchscreen devices
                                                       Tablet/laptop/gaming devices
                                                       Domestic appliances/industrial devices

August 2014                                           DocID026171 Rev 6        1/79

This is information on a product in full production.                     www.st.com
Contents                     VL6180X

Contents

1     Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

      1.1 Technical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

      1.2 System block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

      1.3 Device pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

      1.4 Application schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

      1.5 Recommended solder pad dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

      1.6 Recommended reflow profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

2     Functional description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

      2.1 System state diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

      2.2 Timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

      2.3 Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

      2.4 Operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

          2.4.1 Single-shot range/ALS operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

          2.4.2 Continuous range/ALS operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

          2.4.3 Interleaved mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

          2.4.4 Continuous mode limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

      2.5 Range timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

      2.6 Interrupt modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

      2.7 Range error codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

      2.8 Range checks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

          2.8.1 Early convergence estimate (ECE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

          2.8.2 Range ignore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

          2.8.3 Signal-to-noise ratio (SNR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

      2.9 Manual/autoVHV calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

      2.10 History buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

      2.11 Current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

          2.11.1 Ranging current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

          2.11.2 Current consumption calculator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

          2.11.3 Current distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

      2.12 Other system considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

          2.12.1 Part-to-part range offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2/79      DocID026171 Rev 6
VL6180X                           Contents

         2.13  2.12.2 Cross-talk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
               2.12.3 Offset calibration procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
               2.12.4 Cross-talk calibration procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
               2.12.5 Cross-talk limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
               2.12.6 Cross-talk vs air gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

               Ambient light sensor (ALS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

               2.13.1 Field of view . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
               2.13.2 Spectral response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
               2.13.3 ALS dynamic range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
               2.13.4 ALS count to lux conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
               2.13.5 Integration period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
               2.13.6 ALS gain selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

3        Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

         3.1 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

         3.2 Normal operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

         3.3 Current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

         3.4 Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4        Performance specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

         4.1 Proximity ranging (0 to 100mm) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

               4.1.1 Max range vs. ambient light level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

         4.2 ALS performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

5        I2C control interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6        Device registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

         6.1 Register encoding formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

         6.2 Register descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

               6.2.1 IDENTIFICATION__MODEL_ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

               6.2.2 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MAJOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

               6.2.3 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MINOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

               6.2.4 IDENTIFICATION__MODULE_REV_MAJOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

               6.2.5 IDENTIFICATION__MODULE_REV_MINOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

               6.2.6 IDENTIFICATION__DATE_HI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

               6.2.7 IDENTIFICATION__DATE_LO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

               DocID026171 Rev 6  3/79

                                                   5
Contents                             VL6180X
4/79
          6.2.8   IDENTIFICATION__TIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
          6.2.9   SYSTEM__MODE_GPIO0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
          6.2.10  SYSTEM__MODE_GPIO1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
          6.2.11  SYSTEM__HISTORY_CTRL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
          6.2.12  SYSTEM__INTERRUPT_CONFIG_GPIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
          6.2.13  SYSTEM__INTERRUPT_CLEAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
          6.2.14  SYSTEM__FRESH_OUT_OF_RESET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
          6.2.15  SYSTEM__GROUPED_PARAMETER_HOLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
          6.2.16  SYSRANGE__START . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
          6.2.17  SYSRANGE__THRESH_HIGH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
          6.2.18  SYSRANGE__THRESH_LOW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
          6.2.19  SYSRANGE__INTERMEASUREMENT_PERIOD . . . . . . . . . . . . . . . . 52
          6.2.20  SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
          6.2.21  SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE . . . . . . . . . . . . 53
          6.2.22  SYSRANGE__CROSSTALK_VALID_HEIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
          6.2.23  SYSRANGE__EARLY_CONVERGENCE_ESTIMATE . . . . . . . . . . . . . 53
          6.2.24  SYSRANGE__PART_TO_PART_RANGE_OFFSET . . . . . . . . . . . . . . 54
          6.2.25  SYSRANGE__RANGE_IGNORE_VALID_HEIGHT . . . . . . . . . . . . . . . 54
          6.2.26  SYSRANGE__RANGE_IGNORE_THRESHOLD . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
          6.2.27  SYSRANGE__MAX_AMBIENT_LEVEL_MULT . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
          6.2.28  SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
          6.2.29  SYSRANGE__VHV_RECALIBRATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
          6.2.30  SYSRANGE__VHV_REPEAT_RATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
          6.2.31  SYSALS__START . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
          6.2.32  SYSALS__THRESH_HIGH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
          6.2.33  SYSALS__THRESH_LOW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
          6.2.34  SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
          6.2.35  SYSALS__ANALOGUE_GAIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
          6.2.36  SYSALS__INTEGRATION_PERIOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
          6.2.37  RESULT__RANGE_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
          6.2.38  RESULT__ALS_STATUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
          6.2.39  RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
          6.2.40  RESULT__ALS_VAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
          6.2.41  RESULT__HISTORY_BUFFER_x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
          6.2.42  RESULT__RANGE_VAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
          6.2.43  RESULT__RANGE_RAW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
          6.2.44  RESULT__RANGE_RETURN_RATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

                  DocID026171 Rev 6
VL6180X                             Contents

         6.2.45  RESULT__RANGE_REFERENCE_RATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
         6.2.46  RESULT__RANGE_RETURN_SIGNAL_COUNT . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
         6.2.47  RESULT__RANGE_REFERENCE_SIGNAL_COUNT . . . . . . . . . . . . . 66
         6.2.48  RESULT__RANGE_RETURN_AMB_COUNT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
         6.2.49  RESULT__RANGE_REFERENCE_AMB_COUNT . . . . . . . . . . . . . . . . 66
         6.2.50  RESULT__RANGE_RETURN_CONV_TIME . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
         6.2.51  RESULT__RANGE_REFERENCE_CONV_TIME . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
         6.2.52  READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
         6.2.53  FIRMWARE__BOOTUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
         6.2.54  FIRMWARE__RESULT_SCALER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
         6.2.55  I2C_SLAVE__DEVICE_ADDRESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
         6.2.56  INTERLEAVED_MODE__ENABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

7        Outline drawing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

8        Laser safety considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

         8.1 Compliance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

9        Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

         9.1 Traceability and identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

         9.2 Part marking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

         9.3 Packaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

         9.3.1 Package labeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

         9.4 Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

         9.5 ROHS compliance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

10       ECOPACK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

11       Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

                 DocID026171 Rev 6  5/79

                                                     5
List of tables                     VL6180X

List of tables

Table 1.   Technical specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Table 2.   VL6180X pin numbers and signal descriptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 3.   Recommended reflow profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Table 4.   Power-up timing constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table 5.   Operating modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Table 6.   Interleaved mode limits (10 Hz operation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 7.   Typical range convergence time (ms). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Table 8.   Range error codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 9.   History buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 10.  Typical current consumption in different operating states . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 11.  Breakdown of current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Table 12.  Current consumption on AVDD and AVDD_VCSEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 13.  ALS dynamic range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Table 14.  Actual gain values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 15.  Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 16.  Normal operating conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 17.  Current consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 18.  Digital I/O electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 19.  Ranging specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 20.  Worst case max range vs. ambient 0 to 100mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 21.  ALS performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Table 22.  Register groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 23.  32-bit register example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 24.  9.7 and 4.4 register formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 25.  Register summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Table 26.  Delivery format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Table 27.  Storage conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Table 28.  Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6/79            DocID026171 Rev 6
VL6180X                             List of figures

List of figures

Figure 1.   VL6180X block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figure 2.   VL6180X pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Figure 3.   Root part number 1 schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Figure 4.   Recommended solder pattern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figure 5.   Recommended reflow profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figure 6.   Typical ranging performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 7.   ALS linearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 8.   System state diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 9.   Power-up timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Figure 10.  Software overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 11.  Interleaved mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figure 12.  Total range execution time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Figure 13.  Early convergence estimate (ECE). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figure 14.  Typical ranging current consumption (10 Hz sampling rate). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 15.  VCSEL pulse duty cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 16.  Part-to-part range offset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figure 17.  Cross-talk compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figure 18.  Cross-talk vs air gap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 19.  ALS angular response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 20.  ALS spectral response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figure 21.  Serial interface data transfer protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 22.  I2C device address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 23.  Single location, single write) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Figure 24.  Single location, single read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figure 25.  Multiple location write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figure 26.  Multiple location read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 27.  Outline drawing (page 1/2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Figure 28.  Outline drawing (page 2/2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Figure 29.  Class 1 laser product label . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Figure 30.  Part marking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Figure 31.  Tape and reel packaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Figure 32.  Package labeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

                 DocID026171 Rev 6  7/79

                                                     7
Overview                                                                        VL6180X

1         Overview

          This datasheet is applicable to the final VL6180X ROM code revision.

1.1       Technical specification

                                     Table 1. Technical specification

          Feature                                       Detail

          Package                    Optical LGA12
          Size                       4.8 x 2.8 x 1.0 mm
          Ranging                    0 to 100 mm(1)
                                     < 1 Lux up to 100 kLux(2)
          Ambient light sensor       16-bit output(3)
                                     8 manual gain settings
          Operating voltage:
          Functional range         2.6 to 3.0 V
          Optimum range(4)         2.7 to 2.9 V
          Operating temperature:
          Functional range         -20 to 70C
          Optimum range(4)         -10 to 60C

          Typical power consumption  Hardware standby (GPIO0 = 0): < 1 A
                                     Software standby: < 1 A
          IR emitter                 ALS: 300 A
          I2C                        Ranging: 1.7 mA (typical average)(5)
                                     850 nm
                                     400 kHz serial bus
                                     Address: 0x29 (7-bit)

          1. Ranging beyond 100 mm is possible with certain target reflectances and ambient conditions but not
               guaranteed

          2. When used under a cover glass with 10% transmission in the visible spectrum
          3. Digital output easily converted to Lux
          4. Please refer to Table 19.: Ranging specification
          5. Assumes 10 Hz sampling rate, 17% reflective target at 50 mm

8/79                                 DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                          Overview

1.2      System block diagram

                        Figure 1. VL6180X block diagram

                        VL6180X module
                             VL6180X silicon

         GPIO-0                 Ranging                 ALS          AVDD

         GPIO-1                    Microcontroller           AVDD_VCSEL

         SDA                    NVM                     RAM          AVSS

         SCL                       IR emitter driver                 AVSS_VCSEL

                                   IR-              IR+

                                   IR emitter

1.3      Device pinout

         Figure 2 shows the pinout of the VL6180X.

                                Figure 2. VL6180X pinout

                                   VL6180X

                        GPIO1   1                   12   AVSS
                            NC                           NC
                            NC  2                   11   AVDD
                                                         AVSS_VCSEL
                        GPIO0   3                   10   AVDD_VCSEL
                           SCL                           NC
                           SDA  4                   9

                                5                   8

                                6                   7

                                DocID026171 Rev 6                                9/79

                                                                                                  78
Overview                                                                                                        VL6180X

                      Table 2. VL6180X pin numbers and signal descriptions

          Pin number  Signal name                        Signal type                             Signal description
                 1
                 2    GPIO1                              Digital I/O           Interrupt output. Open-drain.
                 3
                      NC                                                       No connect or ground
                 4
                      NC                                                       No connect or ground
                 5
                 6    GPIO0/CE                            Digital I/O          Power-up default is chip enable
                 7                                                             (CE). It should be pulled high with a
                 8        SCL                            Digital input         47 k resistor.
                 9        SDA                             Digital I/O
                10                                                             I2C serial clock
                11
                12                                                             I2C serial data

                      NC                                                       No connect or ground

                      AVDD_VCSEL                         Supply                VCSEL power supply. 2.6 to 3.0 V

                      AVSS_VCSEL                         Ground                VCSEL ground

                      AVDD                               Supply                Digital/analog power supply. 2.6 to
                                                                               3.0 V

                      NC                                                       No connect or ground

                      AVSS                               Ground                Digital/analog ground

1.4       Application schematic

          Figure 3 shows the schematic of the VL6180X.
                                          Figure 3. Root part number 1 schematic

                                           1.8V or 2.8V                                          2.8V

                      GPIO1(1)                                        VL6180X

                      GPIO0(1)                           1 GPIO1                   AVSS 12             100 nF
                         SCL(2)                                                                         4.7 uF
                         SDA(2)                          2 NC(3)                       NC 11
                                                         3 NC                      AVDD 10
                                                         4              AVSS_VCSEL 9

                                                             GPIO0                            8
                                                         5              AVDD_VCSEL

                                                             SCL                              7
                                                         6                             NC

                                                             SDA

Note:     1. Open drain. Recommend 47 k

          2. Open drain. Pull up resistors typically fitted once per I2C bus at host

          3. No connects can also be grounded if required

          Capacitors on AVDD and AVDD_VCSEL should be placed as close as possible to the
          supply pads.

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VL6180X                                                                                     Overview

1.5      Recommended solder pad dimensions

                    Figure 4. Recommended solder pattern

                  Pad pitch 0.75 mm

         0.60 mm                                                          1.40 mm
                               0.55 mm                       Same as device pad dimensions

1.6      Recommended reflow profile

         The recommend reflow profile is shown in Figure 5 and Table 3.

                  Figure 5. Recommended reflow profile

                  Table 3. Recommended reflow profile

         Profile                                             Ramp to strike

         Temperature gradient in preheat  (T= 70 - 180C): 0.9 +/- 0.1C/s
         Temperature gradient             (T= 200 - 225C): 1.1 - 3.0C/s
         Peak temperature in reflow       237C - 245C
         Time above 220C                 50 +/- 10 seconds
         Temperature gradient in cooling  -1 to -4 C/s (-6C/s maximum)
         Time from 50 to 220C            160 to 220 seconds

Note:    As the VL6180X package is not sealed, only a dry re-flow process should be used (such as
         convection re-flow). Vapor phase re-flow is not suitable for this type of optical component.

         The VL6180X is an optical component and as such, it should be treated carefully. This
         would typically include using a `no-wash' assembly process.

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Functional description                                        VL6180X

2      Functional description

       This section gives an overview of the key features of the VL6180X and describes the
       different modes of operation of the ALS and proximity sensors.

       Typical ranging performance of the VL6180X is shown in Figure 6. This demonstrates the
       reflectance independence and range accuracy of the VL6180X from 0 to 100 mm for 3%,
       5%, 17% and 88% reflective targets. The example shown here is with ST cover glass and a
       1.0 mm air gap.

       Figure 7 shows typical ALS linearity vs gain over a wide dynamic range. More details about
       the ambient light sensor can be found in Section 2.13.

                                        Figure 6. Typical ranging performance

                                   Figure 7. ALS linearity

       Z^h>d >^s >                                            '
                                                              '
                                                              '
                                                              '
                                                              '
                                                              '
                                                              '
                                                              '
                                                              ^Z >
                                                              YZ >

                                                            

                                   >  >

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VL6180X                                                                                Functional description

2.1      System state diagram

         Figure 8 describes the main operating states of the VL6180X. Hardware standby is the reset
         state (GPIO0=0)(a). The device is held in reset until GPIO0 is de-asserted. Note that the
         device will not respond to I2C communication in this mode. When GPIO0=1, the device

         enters software standby after the internal MCU boot sequence has completed. Once in
         software standby, ST recommended register initialization settings(b) can be applied along

         with any required application specific register settings. Thereafter, the host can command

         single-shot range or ALS measurements or alternatively program one of the continuous

         operating modes where the device uses an internal timer to schedule measurements at

         specified intervals. See Section 2.4.3: Interleaved mode.

                      Figure 8. System state diagram

                                  Power off

                      AVDD off                                          AVDD on
                                                                        GPIO0=0

                                  Hardware                                             AVDD on
                                   standby                                             GPIO0=1

         AVDD off

                                                                        GPIO0=1

                      GPIO0=0

                                                                        MCU boot

         range_start              Software                                        als_start
                                   standby

                      done                                              done                 ALS
                                                                                       measurement
             Range                mode=
         measurement
                                  continuous

                            stop                                        start

                      auto                                                       auto

                                  Continuous
                                     modes(*)

                                  (*) Device is placed in a low power state between measurements

         a. Use of GPIO0 is optional                                                                13/79
         b. Please contact STMicroelectronics for the latest settings
                                                                                                                       78
                                                     DocID026171 Rev 6
Functional description                                                                           VL6180X

2.2    Timing diagram

Note:  Figure 9 and Table 4.show the Root part number 1 power-up timing constraints.
       AVDD_VCSEL must be applied before or at the same time as AVDD.
       GPIO0 defaults to an active low shutdown input. When GPIO0 = 0, the device is in

             hardware standby. If GPIO0 is not used it should be connected to AVDD.
       The internal microprocessor (MCU) boot sequence commences when AVDD is up and

             GPIO0 is high whichever is the later.
       GPIO1 power-up default is output low. It is tri-stated during the MCU boot sequence.

       In hardware standby, GPIO1 is output low and will sink current through any pull-up resistor.
       This leakage can be minimized by increasing the value of the pull-up resistor.
       After the MCU boot sequence the device enters software standby. The software

             standby state can be determined by polling
             SYSTEM__FRESH_OUT_OF_RESET{0x16}. Host initialization can commence
             immediately after entering software standby.

                                                 Figure 9. Power-up timing

                         AVDD
                                                          t1

             AVDD_VCSEL

         GPIO0 (optional)              t3                                     t2
                      GPIO1                                                               t3

              System state   hardware       t4                   software  hardware  mcu boot    software
                I2C Comms     standby  mcu boot                   standby   standby               standby

       fresh_out_of_reset                        t5

                                  Table 4. Power-up timing constraints

       Symbol                          Parameter                           Min       Max         Unit

       t1               AVDD_VCSEL power applied after AVDD                -                  0  ms

       t2               Minimum reset on GPIO0                             100                -  ns

       t3               GPIO1 output low after hardware standby            -         400         s

       t4               MCU boot                                           -                  1  ms

       t5               Software standby to host initialization            -                  0  ms

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VL6180X                                                      Functional description

2.3      Software overview

         Figure 10 shows a simple start-up routine from initialization to completing a range or ALS
         measurement.

                            Figure 10. Software overview

                            Power-up

                            Fresh out of
                               reset?

                            Software standby

                            Load initialization
                                  settings

                            Load application
                                  settings

                            ALS or range start

                                                 If polling

                            Interrupt
                            status?

                            Read result and
                                  status

                            Clear interrupts

                            DocID026171 Rev 6                15/79

                                                                                78
Functional description                                                                      VL6180X

2.4    Operating modes

Note:  Table 5. describes the operating modes of this device.
       Modes 1 and 2 are single-shot range and ALS measurements.
       Modes 3 and 4 are stand-alone, continuous operation for either range or ALS.
       Modes 5 and 6 are for mixed continuous and single-shot mode operations where

             regular measurements are required from one of the sensors and only occasional
             measurements are required from the other.

       In modes 5 and 6, single-shot operation takes the priority i.e. if a scheduled measurement is
       in progress when the host requests a single-shot measurement, the scheduled
       measurement will be aborted and will resume on the next available time slot.
       Mode 7 allows both ALS and range measurements to be scheduled at regular intervals.

             The ALS measurement is completed first immediately followed by a range
             measurement. Interleaved mode is described in more detail in Section 2.4.3.

                                    Table 5. Operating modes

                                       Range                  ALS

       Mode             Function                                                            Priority

       1 Range single-shot          Single Continuous Single Continuous                     Range
                                                                                             ALS
       2 ALS single-shot                                                
                                                                                           Range
       3 Range continuous                                                                    ALS
                                                                                              ALS
       4 ALS continuous
                                                                                            Range
       5     Range continuous and                     
             ALS single-shot                                                                    -

       6     Range single-shot and                                
             ALS continuous

              Interleaved mode:                                   
       7 Range Continuous and

              ALS Continuous

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VL6180X                     Functional description

2.4.1    Single-shot range/ALS operation

Note:    A single-shot range or ALS measurement is performed as follows:
          Write 0x01 to the SYSRANGE__START register{0x18}.
2.4.2    When the measurement is completed, bit 2 of

Note:          RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO{0x4F} will be set.
          Similarly, a single-shot ALS measurement is initiated by writing 0x01 to the

               SYSALS__START register{0x38}.
          When the measurement is completed, bit 5 of

               RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO{0x4F} will be set.
               Note that in both cases the start bit, (bit 0) auto-clears.
          The range result is read from RESULT__RANGE_VAL{0x62}.
          The ALS result is read from RESULT__ALS_VAL{0x50}.
          Interrupt status flags are cleared by writing a `1' to the appropriate bit of
               SYSTEM__INTERRUPT_CLEAR{0x15}.
          Bit 0 of RESULT__RANGE_STATUS{0x4D} and RESULT__ALS_STATUS{0x4E}
               indicate when either sensor is ready for the next operation.
          Error codes are indicated in bits [7:4] of the status registers

         A detailed description of all the user accessible registers is given in Section 6: Device
         registers.

         Single-shot ALS and range operations cannot be performed simultaneously. Only one of
         these operations should be performed at any one time and once started must be allowed to
         complete before another measurement is started. This is because any current operation will
         be aborted if another is started.

         Continuous range/ALS operation

         A continuous range or ALS measurement is performed as follows:
          Write 0x03 to the SYSRANGE__START or SYSALS__START registers.

               In both cases, bit 1 of the register sets the mode to continuous
          When a measurement is completed either bit 2 or bit 5 of

               RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO{0x4F} will be set.
          Results are read from RESULT__RANGE_VAL{0x62} or

               RESULT__ALS_VAL{0x50}.
          Interrupt status flags are cleared by writing a `1' to the appropriate bit of

               SYSTEM__INTERRUPT_CLEAR{0x15}.
          Thereafter, measurements will be scheduled according to the relevant inter-

               measurement period (see SYSRANGE__INTERMEASUREMENT_PERIOD{0x1B} or
               SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD{0X3E}).
          Continuous mode operation can be stopped by writing 0 to either START register.
               Continuous operation will be halted immediately and any pending measurement will be
               aborted.

         It is not recommended to run range and ALS continuous modes simultaneously (i.e.
         asynchronously). Instead, mode 7 `interleaved mode' in Table 5. should be used. In
         `interleaved mode', scheduled range and ALS measurements operate off a single timer with
         a range measurement proceeding immediately after every ALS measurement.

         DocID026171 Rev 6  17/79

                                               78
Functional description                               VL6180X

2.4.3  Interleaved mode

Note:  Figure 11. describes the continuous interleaved mode of operation where an ALS
       measurement is immediately followed by a range measurement and repeated after an
       interval specified by the ALS inter-measurement period.
       To enable interleaved mode, set INTERLEAVED_MODE_ENABLE{0x2A3} = 1. Use
       SYSALS__START and SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD to control interleaved
       operation.
       Continuous range settings have no effect in this mode.

                                                Figure 11. Interleaved mode

                   ALS inter-measurement period ALS inter-measurement period

               ALS                ALS                ALS
                                              Range              Range
                           Range

       Interrupt
          flags

Note:  To ensure correct operation in any of the continuous modes, the user must ensure that the
       inter-measurement period is sufficient for the operation to be completed within the inter-
2.4.4  measurement period. Failure to do so could result in unpredictable behavior.

       Continuous mode limits

       To take account of oscillator tolerances and internal processing overheads it is necessary to
       place the following constraints on continuous mode operations. The following equations
       define the minimum inter-measurement period to ensure correct operation:

       Continuous range:

       SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME + 5
       SYSRANGE__INTERMEASUREMENT_PERIOD * 0.9

       Continuous ALS:

       SYSALS__INTEGRATION_TIME * 1.1  SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD *
       0.9

       Interleaved mode:

       (SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE _TIME + 5) + (SYSALS__INTEGRATION_TIME *
       1.1)  SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD * 0.9

       Table 6. gives an example how to apply these limits in continuous interleaved mode
       operating at a sampling rate of 10 Hz.

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VL6180X                                                       Functional description

         Table 6. Interleaved mode limits (10 Hz operation)

         Parameter                                            Period (ms)

         SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD           100

         Effective ALS INTERMEASUREMENT PERIOD     90

         SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME            30

         Total RANGE EXECUTION TIME                35

         SYSALS__INTEGRATION_TIME                  50

         Total ALS INTEGRATION TIME                55

         TOTAL EXECUTION TIME                      90

2.5      Range timing

Note:    Figure 12 gives a breakdown of total execution time for a single range measurement.
          The pre-calibration phase is fixed (3.2 ms).
          The range convergence time is variable and depends on target distance/reflectance

               (see Table 7).
          The recommended readout averaging period is 4.3 ms. Readout averaging helps to

               reduce measurement noise. The recommended setting for
               READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD{0x10A} is 48(c) but is programmable in
               the range 0-255. Note however that lower settings will result in increased noise.

         When a target is detected, register RESULT__RANGE_RETURN_CONV_TIME{0x80} returns
         the actual convergence time before readout averaging. Range convergence and readout
         averaging must be completed within the specified max convergence time.

                                           Figure 12. Total range execution time

         Pre-cal               Range convergence   Readout
                                                   averaging
                                 Convergence time
                                      (variable)     4.3 ms

         c. Default readout averaging period is calculated as follows: 1300 s + (48 x 64.5 s) = 4.3 ms  19/79
                                                     DocID026171 Rev 6
                                                                                                                             78
Functional description                                                           VL6180X

                             Table 7. Typical range convergence time (ms)

                                                      Target reflectance

                        Range (mm)                    5%    17%            88%
                                                  3%

                        10   0.43                     0.33  0.18           0.18

                        20   0.94                     0.73  0.28           0.18

                        30   1.89                     1.40  0.51           0.18

                        40   3.07                     2.25  0.81           0.18

                        50   4.35                     3.24  1.18           0.24

                        60   5.70                     4.22  1.60           0.32

                        70   7.07                     5.35  2.07           0.49

                        80   8.41                     6.45  2.58           0.50

                        90   9.58                     7.56  3.14           0.61

                        100  10.73                    8.65  3.69           0.73

2.6    Interrupt modes

Note:  The VL6180X can be configured to generate an ALS or range interrupt flag under any of the
       following conditions:
2.7    New sample ready
       Level low (RESULT__RANGE_VAL < SYSRANGE__THRESH_LOW)
       Level high (RESULT__RANGE_VAL > SYSRANGE__THRESH_HIGH)
       Out of window (RESULT__RANGE_VAL < SYSRANGE__THRESH_LOW) OR

             (RESULT__RANGE_VAL > SYSRANGE__THRESH_HIGH)

       In new sample ready mode, an interrupt flag will be raised at the end of every measurement
       irrespective of whether the measurement is valid or if an error has occurred. This mode is
       particularly useful during development and debug. In level interrupt mode the system will
       raise an interrupt flag if either a low or high programmable threshold has been crossed. Out
       of window interrupt mode activates both high and low level thresholds allowing a window of
       operation to be specified. Interrupt modes for Range and ALS are configured via register
       SYSTEM__INTERRUPT_CONFIG_GPIO{0x14}.

       In level or window interrupt modes range errors will only trigger an interrupt if the logical
       conditions described above are met.

       Range error codes

       The system carries out a number of range checks during every range measurement to
       ensure the validity of each range result. Register RESULT__RANGE_STATUS{0x4D}
       returns an error code if one of the checks fails. Table 8 gives a summary of the possible
       error codes.

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VL6180X                                                                  Functional description

                                      Table 8. Range error codes

         Bits [7:4]            Error code                   Description            Range
                                                                                    (mm)
         0           No error              Valid measurement                      0 - 200(1)
                                                                                     255
         1-5         System error          System error detected. No                 255
                                           measurement possible.                     255
                                                                                     255
         6           Early convergence estimate ECE check failed
                                                                                       -
         7           Max convergence       System did not converge before the        255
                                           specified max. convergence time limit
                                                                                       0
         8           Range ignore          Ignore threshold check failed
                                                                                     255
         9-10 Not used                     -
                                                                                       0
         11          SNR                   Ambient conditions too high.
                                           Measurement invalidated                   255

         12          Raw range underflow   RESULT__RANGE_RAW < 0
                                           (because offset is programmable a
                                           negative range result is possible)

         13          Raw range overflow    RESULT__RANGE_RAW is out of range.
                                           This occurs typically around 200 mm

         14          Range underflow       RESULT__RANGE_VAL < 0
                                           (because offset is programmable a
                                           negative range result is possible)

         15          Range overflow        RESULT__RANGE_VAL is out of range.
                                           This occurs typically around 200 mm

         1. Range overflow occurs typically around 200 mm.

2.8      Range checks

2.8.1    Error codes 6, 8 and 11 in Table 8 are configurable by the user. They can be
         enabled/disabled via register SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES{0x2D} by setting or
         clearing the appropriate bit. The register default is 0x11 i,e, ECE and SNR enabled.

         Early convergence estimate (ECE)

         Early convergence estimate (ECE) is a programmable feature designed to minimize power
         consumption when there is no target in the field-of-view (FOV).

         The system is said to have `converged' (i.e. range acquired), when the convergence
         threshold(d) is reached before the max. convergence time limit (see Figure 13). This ratio
         specifies the minimum return signal rate required for convergence. If there is no target in the
         FOV, the system will continue to operate until the max. convergence time limit is reached
         before switching off thereby consuming power. With ECE enabled, the system estimates the

         d. For standard ranging, the convergence threshold is set to 15360. The convergence threshold register is not
              accessible by the user.

                                      DocID026171 Rev 6                           21/79

                                                                                                     78
Functional description                                                                                                                                                                         VL6180X

       return signal rate 0.5 ms after the start of every measurement. If it is below the ECE
       threshold, the measurement is aborted and an ECE error is flagged.

                        Figure 13. Early convergence estimate (ECE)

                        Return
                        count

                                convergence threshold

                                converged           signal rate      ECE
                                       min. return   measurement  threshold

                                                    aborted               time

                                ECE (0.5 ms)              max.
                                                    convergence

       ECE is enabled by setting bit 0 of SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES{0x02D}. If
       enabled, the ECE threshold must be specified. To set the ECE threshold 20% below the
       minimum convergence rate, the ECE threshold is calculated as follows:

                        ECE threshold = --------------------------------------------8----0---%-----------0----,-5----------1---5----3---6---0----------------------------------------------
                                                SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME (in ms)

Note:  The 16-bit ECE threshold should be written to
       SYSRANGE__EARLY_CONVERGENCE_ESTIMATE{0x22}. For example, if
2.8.2  SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME{0x1c} is set to 30 ms, the ECE threshold is 204.
       If the return count is less than 204 after 0.5 ms, the measurement will be aborted.

       The optimum value for the ECE threshold should be determined in the final application.

       Range ignore

       In a system with cover glass, the return signal from the glass (cross-talk) may be sufficient
       to cause the system to converge and return a valid range measurement even when there is
       no target present. The range ignore feature is designed to ensure that the system does not
       range on the glass. (Cross-talk is described in more detail in Section 2.12.2).

       The ignore threshold is enabled by setting bit 1 of
       SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES{0x02D}. If enabled, the ignore threshold must be
       specified. In the follow example, the ignore threshold is set 20% above the system cross-
       talk:

                     SYSRANGE__RANGE_IGNORE_THRESHOLD{0x26} = cross-talk (Mcps) 120%

Note:  A range ignore error will be flagged if the return signal rate is less than the ignore threshold.
       SYSRANGE__RANGE_IGNORE_VALID_HEIGHT should be set to 255.
       The optimum value for the ignore threshold should be determined in the final application.

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VL6180X                              Functional description

2.8.3    Signal-to-noise ratio (SNR)

Note:    In high ambient conditions range accuracy can be impaired so the SNR threshold is used as
Note:    a safety limit to invalidate range measurements where the ambient/signal ratio is considered
         too high.The default ambient/signal ratio limit is 10 (i.e. an SNR of 0.1) which is then
         encoded in 4.4 format as follows:
         SYSRANGE__MAX_AMBIENT_LEVEL_MULT{0x2C}= 10 x 16 = 160
         To enable the SNR check, set bit 4 in SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES (0x02D). A
         lower setting results in a more aggressive filter which will result in a lower effective range but
         greater accuracy. A higher setting results in a less aggressive filter which will result in a
         greater effective range but lower accuracy.
         The SNR value can be calculated as follows:

                                              RESULT__RANGE_RETURN_SIGNAL_COUNT{0x6C}
                                  SNR = --------------------------------------------------------------------------------

                                             RESULT__RANGE_RETURN_AMB_COUNT{0x74} * 6

         The SNR value is the inverse of the ambient/signal ratio limit {0x2C}.
         The optimum value for SNR threshold should be determined in the final application.

2.9      Manual/autoVHV calibration

         SPAD(e) sensitivity is temperature dependent so VHV(f) calibration is used to regulate SPAD
         sensitivity over temperature in order to minimize signal rate variation. VHV calibration is
         performed either manually by the host processor or automatically by internal firmware.
         Execution time is typically 200 s so has no impact on normal operation.

         A VHV calibration is run once at power-up and then automatically after every N range
         measurements defined by the SYSRANGE__VHV_REPEAT_RATE{0x31} register.
         AutoVHV calibration is disabled by setting this register to 0. Default is 255. If autoVHV is
         disabled it is recommended to run a manual VHV calibration periodically to recalibrate for
         any significant temperature variation. A manual VHV calibration is performed by setting
         SYSRANGE__VHV_RECALBRATE{0x2E} to 1. This register auto-clears. This operation
         should only be performed in software standby.

2.10     History buffer

         The history buffer is a 8 x 16-bit memory which can be used to store the last 16 range
         measurements (8-bit) or 8 ALS samples (16-bit). Use of the history buffer is controlled via
         register SYSTEM__HISTORY_CTRL{0x12}. There are 3 basic functions:
          enable
          range or ALS selection
          clear buffer

         e. Photon detectors - Single Photon Avalanche Diodes

         f. VHV is an adjustable SPAD bias voltage and stands for Very High Voltage (typically around 14 V). Also
              sometimes referred to as CP (Charge Pump).

         DocID026171 Rev 6                                                                                         23/79

                                                                                                                                      78
Functional description                                                                                  VL6180X

        The buffer is read via eight 16-bit registers (RESULT__HISTORY_BUFFER_0{0x52} to
        RESULT__HISTORY_BUFFER_7{0x60}). The buffer holds the last 16 x 8-bit range or 8 x
        16-bit ALS results as shown in Table 9.

                                      Table 9. History buffer

                                               Range                                       ALS

        History buffer                                                                   (Word)
                                                                             ALS [7] (newest)
                          (High byte)                            (Low byte)  ALS [6]
                                                                             ALS [5]
                 0        Range [15] (newest)  Range [14]                    ALS [4]
                                                                             ALS [3]
                 1        Range [13]           Range [12]                    ALS [2]
                                                                             ALS [1]
                 2        Range [11]           Range [10]                    ALS [0] (oldest)

                 3        Range [9]            Range [8]
                                               Range [6]
                 4        Range [7]

                 5        Range [5]            Range [4]

                 6        Range [3]            Range [2

                 7        Range [1]            Range [0] (oldest)

Note:   Only one data stream (ALS or range) can be buffered at one time. There is no associated
        time stamp information.

        The clear buffer command is not immediate; it takes effect on the next range or ALS start
        command.

        The history buffer works independently of interrupt control i.e. the history buffer records all
        new samples; its operation is unchanged in threshold and window modes.

2.11    Current consumption

2.11.1  Table 10. gives an overview of current consumption in different operating states.

                    Table 10. Typical current consumption in different operating states

                 Mode                 Current                                Conditions

        Hardware standby              < 1 A                      Shutdown (GPIO0 = 0). No I2C comms

        Software standby              < 1 A                      After MCU boot. Device ready

        ALS                           300 A                      During integration
        Ranging                       1.7 mA                     Average consumption during ranging(1)

        1. 10 Hz sampling rate, 17% reflective target at 50 mm.

        Ranging current consumption

        Figure 14. shows typical ranging current consumption of the VL6180X. Current consumption
        depends on target distance, target reflectance and sampling rate. The example shown here
        is based on default settings and a sampling rate of 10 Hz. The average current consumption
        for a 17% reflective target at 50 mm operating at 10 Hz is 1.7 mA. At different sampling rates

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VL6180X                                                     Functional description

         the current consumption scales accordingly i.e. the average current consumption at 1 Hz
         under the same conditions would be 0.17 mA.

             Figure 14. Typical ranging current consumption (10 Hz sampling rate)

                       

                 ZZ   

                       

                       

                                                                    

                                                                    

                                                                    

                                                                    

                       

                                         
                                                         Z

Note:    The minimum average current consumption in Figure 14. is 1.5 mA, 0.5 mA of which comes
         from pre-calibration before each measurement and 1.0 mA from post-processing (readout
2.11.2   averaging). Pre-calibration is a fixed overhead but readout averaging can be reduced or
         effectively disabled by setting the READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD{0x10A} to
         zero (default setting is 48).

         Decreasing the READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD will increase sampling
         noise. It is recommended that any change in setting be properly
         evaluated in the end application.

         Minimum current consumption scales with sampling rate i.e. at a sampling rate of 1 Hz the
         current consumption associated with pre- and post-processing will be 0.15 A.

         Current consumption calculator

         Table 11. gives a breakdown of typical current consumption for pre-calibration, ranging and

         readout averaging.
                                      Table 11. Breakdown of current consumption

         Label                  Phase               I (mA)  t (ms)  Q (C) = I x t

         Q1     Pre-calibration                     13.0    3.2       41.6

         Q2     Ranging                             22.0    per ms  22.0 per ms

         Q3 Readout averaging                       25.0    per ms  25.0 per ms

         Current consumption can then be calculated as follows:

         I (A) = sampling_rate * [Q1 + (Q2 * RESULT__RANGE_RETURN_CONV_TIME in ms) +
         Q3 * (1.3 + (READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD * 0.0645 ms))]
         Table 7. gives typical convergence times for different target reflectance.

         So, for example, RESULT__RANGE_RETURN_CONV_TIME for a 3% target at 50 mm
         is 4.35 ms. At 10 Hz sampling rate this gives:

         I (A) = 10 * [41.6 + (22 * 4.35) + 25 * (1.3 + (48 * 0.0645))] = 2472 A

                                 DocID026171 Rev 6                                 25/79

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Functional description                                                        VL6180X

2.11.3  Current distribution

Note:   Table 12. shows how current consumption is distributed between the two supplies in ranging
        mode. AVDD_VCSEL supplies the VCSEL current and AVDD supplies all other functions.

        The VCSEL driver is pulsed at 100 MHz with a 33% duty cycle (see Figure 15.) so average
        current consumption on AVDD_VCSEL is one third of the peak.

                        Table 12. Current consumption on AVDD and AVDD_VCSEL

        Power supply(1)       Current                            Note

             AVDD             14 mA    Average during active ranging
        AVDD_VCSEL            8 mA(2)  Average during active ranging (33% duty cycle).

        1. Normally, both supplies will be driven from a common source giving a peak instantaneous current demand
             of 38 mA.

        2. Peak emitter current during ranging is 24 mA.

                              Figure 15. VCSEL pulse duty cycle

                                                        10 ns

        24 mA peak current
        8 mA average current

                                       33% duty cycle

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VL6180X                                Functional description

2.12     Other system considerations

2.12.1   This section describes part-to-part range offset and system cross-talk. In addition, a
         procedure for cross-talk calibration is given.

         Part-to-part range offset

         The VL6180X is factory calibrated to produce an absolute linear range output as shown in
         Figure 16. The part-to-part range offset is calibrated during manufacture and stored in
         SYSRANGE__PART_TO_PART_RANGE_OFFSET{0x24} (two's complement).
         RESULT__RANGE_RAW{0x64} reports the range with the part-to-part offset already applied.

                                             Figure 16. Part-to-part range offset

         Measured range  p2p_offset
                         calibration

                         Actual Range

2.12.2   Cross-talk

         Cross-talk is defined as the signal return from the cover glass. The magnitude of the cross-Measured range
         talk depends on the type of glass, air gap and filter material. Cross-talk results in a range
         error (see Figure 17) which is proportional to the ratio of the cross-talk to the signal return
         from the target. The true range is recovered by applying automatic cross-talk compensation.

                                            Figure 17. Cross-talk compensation

                                                                                         cross-talk
                                                                                      compensation

2.12.3                                                                                       Actual Range

         To enable cross-talk compensation it is necessary to write the calibrated cross-talk value to
         SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE{0x1E}in 9.7 format. A cross-talk
         calibration procedure is described in Section 2.12.4.

         Offset calibration procedure

         Complete steps 1-3 to see if part-to-part offset calibration is required.

         DocID026171 Rev 6             27/79

                                                          78
Functional description                                                            VL6180X

2.12.4  1. Position a white target (88% reflectance(g)) at a distance of 50 mm from the top of the
              cover glass.
Note:
        2. Perform a minimum of 10 range measurements and compute the average range (from
              RESULT__RANGE_VAL{0x62}).

        3. If the average range is within the 50 3 mm, offset calibration is not required.
              Otherwise, complete this calibration procedure.

        4. Set SYSRANGE__PART_TO_PART_RANGE_OFFSET{0x24} = 0.
        5. Perform a minimum of 10 range measurements and compute the average range (from

              RESULT__RANGE_VAL{0x62}).
        6. Calculate the part-to-part offset as follows:

                                             part-to-part offset = 50 mm average range

        7. Write the part-to-part offset result (in two's complement notation) to
              SYSRANGE__PART_TO_PART_RANGE_OFFSET.

        Cross-talk calibration procedure

        This section describes a procedure for calibrating system cross-talk.
        1. Perform offset calibration if required (see Section 2.12.3).

        If the offset is incorrectly calibrated, cross-talk calibration will be inaccurate.
        2. Position a black target (3% reflectance(h)) at a distance of 100 mm from the top of the

              cover glass.
        3. Ensure SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE{0x1E} = 0.
        4. Perform a minimum of 10 range measurements and compute the average return rate

              (from RESULT__RANGE_RETURN_RATE{0x66}) and the average range (from
              RESULT__RANGE_VAL{0x62}).
        5. Calculate the cross-talk factor as follows:

                                cross-talk (in Mcps) = average return rate 1 a----v---e--1-r--a0----g0---e--m---r--ma---n----g---e--

        6. Write the cross-talk result in 9.7 format to
              SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE.

              For example, cross-talk = 0.4 Mcps => 0.4 x 128 = 51.2. Write 51 to
              SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE.

Note:   Cross-talk compensation is only applied to targets above 20 mm. This is to ensure that
        cross-talk correction is not applied to near targets where the signal rate is decreasing. The
        cross-talk height qualifier is defined in register
        SYSRANGE__CROSSTALK_VALID_HEIGHT{0x21}. The default is 20 mm.

28/79   g. Target reflectance should be high but absolute value is not critical.
        h. Target reflectance should be low but absolute value is not critical.

                                                    DocID026171 Rev 6
VL6180X                                              Functional description

2.12.5   Cross-talk limit
2.12.6
         A practical limit for cross-talk is < 3.0 Mcps. This is based on two factors:

         1. The return rate for a 3% reflective target at 100 mm without glass is typically around 1.5
               Mcps. If glass is added with a cross-talk of 3.0 Mcps, the resultant return rate will be 4.5
               Mcps. This results in a cross-talk correction factor of x3 so for a 100 mm target the raw
               range will be in the region of 30 mm. To ensure the
               SYSRANGE__CROSSTALK_VALID_HEIGHT restriction is not breached, the minimum
               raw range allowing for noise margin is around 30 mm.

         2. A cross-talk correction factor of x3 also means that any range noise will be multiplied
               by 3 so noise also becomes a limiting factor.

         Cross-talk vs air gap

         Figure 18 shows the typical cross-talk vs air gap using ST cover glass with oval aperture.
         Above 2.5 mm, the cross-talk rises rapidly.

                   Figure 18. Cross-talk vs air gap

               

               

         Z  D  

               

               

               

               

               

               

                                                     

                        

                   DocID026171 Rev 6                   29/79

                                                                          78
Functional description                                                                                    VL6180X

2.13    Ambient light sensor (ALS)

2.13.1  The VL6180X contains an ambient light sensor capable of measuring the ambient light level
        over a wide dynamic range. This section describes the main features of the ALS. The ALS
        performance specification can be found in Section 4.2.

        Field of view

        Figure 19 shows the ALS field of view which is typically 42 degrees (half angle, 40% of
        peak) in both X and Y.

                              Figure 19. ALS angular response

                              

                              

                              

                              

                              

                              

                                                                                       
                                    

                              

2.13.2  Spectral response

        The spectral response of the ALS compared to photopic response is shown in Figure 20.
                                             Figure 20. ALS spectral response

                                         120%

                        100%

                        80%

                        60%                                                                     Photopic
                        40%                                                                     VL6180X

                        20%

                        0%
                            350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100

                                                           Wavelength (nm)

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VL6180X                                                       Functional description

2.13.3   ALS dynamic range

         Table 13 shows the range of measurable light at all gains both with and without glass. In
         most applications operating at a single gain setting should be possible.

                            Table 13. ALS dynamic range(1)

          Analogue     Dynamic range (no glass)         Dynamic range (10%
         gain setting                                   transmissive glass)

                       Min. (Lux)(2) Max. (Lux) Minimum (Lux) Maximum (Lux)

         1                  3.20                 20800  32.0  >100,000

         1.25               2.56                 16640  25.6  >100,000

         1.67               1.93                 12530  19.3  >100,000

         2.5                1.28                 8320   12.8  83,200

         5                  0.64                 4160   6.4   41,600

         10                 0.32                 2080   3.2   20,800

         20                 0.16                 1040   1.6   10,400

         40                 0.08                 520    0.8   5,200

         1. ALS lux resolution = 0.32 lux/count
         2. Minimum of 10 counts

2.13.4   ALS count to lux conversion

         The output from the ambient light sensor is a 16-bit register, RESULT__ALS_VAL{0x50}.
         The count output is proportional to the light level and can be converted into lux using the
         following equation:

         Light level (in lux) = ALS lux resolution R-----E----S----AU----nL---a-T---l_-o---_g---A--g--L--a-S--i-n-_----V----A----L- A-----L---S-----i--n---1t--e-0--g-0---r--am---t--is-o---n-----t--i-m-----e--

         The factory calibrated ALS lux resolution is 0.32 lux/count for an analog gain of 1 (calibrated
         without glass). The ALS lux resolution will require re-calibration in the final system where
         cover glass is used. This can be done by recording the count output with and without glass
         under the same conditions and multiplying the ALS lux resolution by the ratio of the two
         counts as follows:

         ALS lux resolution (with glass) = R-----RE----SE----US----UL----TL---_-T---__---A-_---LA---S-L---_S----V_----AV----LA----L-(--w--(--wi-t--h-i-t-o-h---u--g-t--l-g-a---ls-a--s-s--)-s----) ALS lux resolution (without glass)

                                  DocID026171 Rev 6                                                                                                                                                                   31/79

                                                                                                                                                                                                                                         78
Functional description                                                          VL6180X

2.13.5  Integration period
2.13.6
        The integration period is the time over which a single ALS measurement is made. The
        default integration period is 100ms. Integration times in the range 50-100 ms are
        recommended to reduce impact of light flicker from artificial lighting.

        ALS gain selection

        Eight analog gain settings are available which can be selected manually depending on the
        range and resolution required. Table 14.shows the actual characterized gains versus the
        design targets. If a gain setting other than gain 20 is used, marginally greater accuracy can
        be achieved by using the actual gain values in the light level equation in Section 2.13.4
        when calculating the lux light level.

                                                 Table 14. Actual gain values

        Register setting {0x3F}  Analog gain setting  Actual gain values
                     0x46                     1                 1.01
                     0x45                                       1.28
                     0x44                   1.25                1.72
                     0x43                   1.67                2.60
                     0x42                   2.5                 5.21
                     0x41                                      10.32
                     0x40                     5                  20
                     0x47                    10                  40
                                             20
                                             40

Note:   The upper nibble of SYSALS__ANALOGUE_GAIN should always be set to 0x4.

32/79                   DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                    Electrical characteristics

3        Electrical characteristics

3.1      Absolute maximum ratings

Note:                            Table 15. Absolute maximum ratings

                      Parameter                  Min.       Typ.           Max.    Unit

         AVDD                                    -0.5       -              3.6     V

         AVDD_VCSEL                              -0.5       -              3.6     V

         SCL, SDA, GPIO0 and GPIO1               -0.5       -              3.6     V

         Stresses above those listed in Table 15. may cause permanent damage to the device. This
         is a stress rating only and functional operation of the device at these or any other conditions
         above those indicated in the operational sections of the specification is not implied.
         Exposure to absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device
         reliability.

3.2      Normal operating conditions

                                 Table 16. Normal operating conditions

                      Parameter                  Min.       Typ.           Max.    Unit

         Voltage (AVDD and AVDD_VCSEL)

         Voltage (optimum operating)             2.7        2.8               2.9  V

         Voltage (functional operating)          2.6        2.8               3.0  V

         Temperature

         Temperature (optimum operating)         -10                       +60     C

         Temperature (functional operating)      -20           -           +70     C

         Temperature (test)                      +21           -           +25     C

         Temperature (storage)                   -40           -           +85     C

3.3      Current consumption

                                         Table 17. Current consumption(1)

                      Parameter                  Min.       Typ.           Max.    Unit

         Hardware Standby                        -          -              1       A
         Software Standby
         ALS operation                           -          -              1       A

                                                 -          300            350     A

         1. Measured at room temperature (23C)

                                         DocID026171 Rev 6                             33/79

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Electrical characteristics                                                         VL6180X

3.4    Electrical characteristics

                            Table 18. Digital I/O electrical characteristics

       Symbol               Parameter                Minimum Typical Maximum Unit

       CMOS digital I/O (SDA, SCL, GPIO0 and GPIO1)

       VIL     Low level input voltage               -0.5     -               0.6  V

       VIH     High level input voltage              1.12     -               AVDD+0.5 V

       VOL     Low level output voltage (8mA load)   -        -               0.4  V

       VOH     High level output voltage (8mA load) AVDD-0.4  -               -    V

       IIL     Low level input current               -        -               -10  A

       IIH     High level input current              -        -               10   A

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VL6180X                                                            Performance specification

4        Performance specification

4.1      Proximity ranging (0 to 100mm)

4.1.1    The following table specifies ranging performance up to 100mm. Ranging beyond 100mm is
         possible with certain target reflectances and ambient conditions but not guaranteed. These
         results are derived from characterization of both typical and corner samples (representative
         of worst case process conditions).

         Unless specified otherwise, all results were performed at room temperature (23C), nominal
         voltage (2.8V) and in the dark. Results are based on the average of 100 measurements for
         a 17% reflective target @ 50mm.

                                 Table 19. Ranging specification

                      Parameter             Min.             Typ.               Max.         Unit

         Noise(1)                           -                -                  2.0          mm
         Range offset error(2)
         Temperature dependent drift (3)    -                -                  13           mm
         Voltage dependent drift (4)
         Convergence time (5)               -                9                  15           mm

                                            -                3                  5            mm

                                            -                -                  15           ms

         1. Maximum standard deviation of 100 measurements
         2. Maximum offset drift after 3 reflow cycles. This error can be removed by re-calibration in the final system
         3. Tested over optimum operating temperature range (see Table 16.: Normal operating conditions)
         4. Tested over optimum operating voltage range (see Table 16.: Normal operating conditions)
         5. Based on a 3% reflective target @ 100 mm

         Max range vs. ambient light level

         The data shown in this section is worst case data for reference only.

         Table 20 shows the worst case maximum range achievable under different ambient light
         conditions

         .
                          Table 20. Worst case max range vs. ambient 0 to 100mm(1)(2)

            Target    In the dark(3)      Worst case indoor light High ambient light         Unit
         reflectance                      (1 kLux diffuse halogen) (5 kLux diffuse halogen)

         3%           > 100               > 80                     > 40                      mm
         5%           > 100               > 90
         17%          > 100               > 100                    > 45                      mm
         88%          > 100               > 100
                                                                   > 60                      mm

                                                                   > 70                      mm

         1. Tested in an integrating sphere (repeatable lab test, not representative of real world ambient light) at 1
              kLux and 5 kLux (halogen light source) using 80 x 80 mm targets. Due to high IR content, 5 kLux halogen
              light approximates to 10 kLux to 15 kLux natural sunlight.

         2. SNR limit of 0.1 applied. Note: maximum range could be increased by reducing the SNR limit to 0.06

         3. Also applicable to lighting conditions with low IR content e.g typical office fluorescent lighting

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Performance specification                                                                VL6180X

4.2    ALS performance

       The following table specifies ALS performance. These results are derived from
       characterization of typical samples (without cover glass). Unless specified otherwise, all
       tests were performed at room temperature (23C), nominal voltage (2.8V) and using a
       halogen light source.

                                      Table 21. ALS performance

                           Parameter         Min.                           Typ.  Max.      Unit
                                                                                   0.36  Lux/count
       ALS sensitivity(1)                    0.28                           0.32          degrees
       Angular response(2)                                                           -
                                             -                              42       -         -
                                                                                  20971      Lux
       Spectral response                        -        photopic                    5        %
       Dynamic Range(3)                      0.002            -                     10        %
       Linearity error (1 to 300 lux)(4)                      -                      1        %
       Linearity error (300 to 7500 lux)(4)     -             -                      7        %
                                                -

       Gain error (@ gain 20)                -                              -

       Gain error (gains 1 to 10)            -                              -

       1. 535nm LED @ 1 kLux. Measured @ gain 20.
       2. Half angle. 40% transmission.
       3. Minimum of one count at gain 40 and 400 ms ALS integration time.
       4. Test conditions: -10C to +60C; analog gains 1 to 20

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VL6180X                                                            I2C control interface

5        I2C control interface

         The VL6180X is controlled over an I2C interface. The default I2C address is 0x29 (7-bit).
         This section describes the I2C protocol.

                            Figure 21. Serial interface data transfer protocol  Acknowledge
              Start condition

         SDA

                   MSB                                   LSB

         SCL    S                                        8                      P

                   12        34            5       67              As/Am

                             Address or data byte

                                                                   Stop condition

         Information is packed in 8-bit packets (bytes) always followed by an acknowledge bit, As for
         sensor acknowledge and Am for master acknowledge. The internal data is produced by
         sampling SDA at a rising edge of SCL. The external data must be stable during the high
         period of SCL. The exceptions to this are start (S) or stop (P) conditions when SDA falls or
         rises respectively, while SCL is high.

         A message contains a series of bytes preceded by a start condition and followed by either a
         stop or repeated start (another start condition but without a preceding stop condition)
         followed by another message. The first byte contains the device address (0x52) and also
         specifies the data direction. If the least significant bit is low (0x52) the message is a master
         write to the slave. If the lsb is set (0x53) then the message is a master read from the slave.

                          Figure 22. I2C device address

                   MSBit                                 LSBit

                   0      1     0       1     0    0   1 R/W

         All serial interface communications with the sensor must begin with a start condition. The
         sensor acknowledges the receipt of a valid address by driving the SDA wire low. The state
         of the read/write bit (lsb of the address byte) is stored and the next byte of data, sampled
         from SDA, can be interpreted. During a write sequence the second and third bytes received
         provide a 16-bit index which points to one of the internal 8-bit registers.

                        Figure 23. Single location, single write)

                   Sensor acknowledges             Acknowledge from sensor
                        valid address
         Start

         S ADDRESS[7:0] As INDEX[15:8] As INDEX[7:0] As            DATA[7:0] As P
                  0x52 (write)                                                   Stop

                          DocID026171 Rev 6                                        37/79

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I2C control interface                                                                     VL6180X

       As data is received by the slave it is written bit by bit to a serial/parallel register. After each
       data byte has been received by the slave, an acknowledge is generated, the data is then
       stored in the internal register addressed by the current index.

       During a read message, the contents of the register addressed by the current index is read
       out in the byte following the device address byte. The contents of this register are parallel
       loaded into the serial/parallel register and clocked out of the device by the falling edge of
       SCL.

                                     Figure 24. Single location, single read

                       0x52 (write)

       S ADDRESS[7:0] As                  INDEX[15:8]        As      INDEX[7:0]           As P

                                                0x53 (read)      DATA[7:0]       Am P
                                     S ADDRESS[7:0] As

       At the end of each byte, in both read and write message sequences, an acknowledge is
       issued by the receiving device (that is, the sensor for a write and the master for a read).

       A message can only be terminated by the bus master, either by issuing a stop condition or
       by a negative acknowledge (that is, not pulling the SDA line low) after reading a complete
       byte during a read operation.

       The interface also supports auto-increment indexing. After the first data byte has been
       transferred, the index is automatically incremented by 1. The master can therefore send
       data bytes continuously to the slave until the slave fails to provide an acknowledge or the
       master terminates the write communication with a stop condition. If the auto-increment
       feature is used the master does not have to send address indexes to accompany the data
       bytes.

                                     Figure 25. Multiple location write

                       0x52 (write)

                       S ADDRESS[7:0] As  INDEX[15:8]            As           INDEX[7:0]  As

                       DATA[7:0]     As   DATA[7:0]          As          DATA[7:0]        As P

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VL6180X                                                   I2C control interface

                       Figure 26. Multiple location read

         0x52 (write)

         S ADDRESS[7:0] As  INDEX[15:8]   As      INDEX[7:0]         As P

         0x53 (read)

         S ADDRESS[7:0] As  DATA[7:0]         Am          DATA[7:0]  Am

         DATA[7:0]     Am   DATA[7:0]     Am              DATA[7:0]  Am P

                       DocID026171 Rev 6                                   39/79

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Device registers                                                                              VL6180X

6      Device registers

       This section describes in detail all user accessible device registers. Registers are grouped

       by function as shown in Table 22. to make them easier to read but also to simplify multi-byte
       read/write I2C accesses (burst mode). More details in Section 5. Reset values are given for

       each register which denotes the register value in software standby.

                                   Table 22. Register groups

                          Register group     Address range

                          IDENTIFICATION     0x00 - 0x0F

                          SYSTEM SETUP       0x10 - 0x17

                          RANGE SETUP        0x18 - 0x37

                          ALS SETUP          0x38 - 0x40
                          RESULTS            0x4D - 0x80

       Note that registers can be 8-,16- or 32-bit. Multi-byte registers are always addressed in
       ascending order with MSB first as shown in Table 23.

                          Table 23. 32-bit register example

                          Register address   Byte

                          Address            MSB

                          Address + 1        ..

                          Address + 2        ..

                          Address + 3        LSB

6.1    Register encoding formats

       Some registers are encoded to allow rational numbers to be expressed efficiently. Table 24
       gives an explanation of 9.7 and 4.4 encoding formats.

                  Format       Table 24. 9.7 and 4.4 register formats
                     4.4
                     9.7                                        Description

                          8 bits = 4 integer bits + 4 fractional bits (stored as 1 byte)
                          Encoding example: the value 4.2 is multiplied by 16 (24) rounded
                          and stored as 67 decimal.
                          Decoding example: 67 is divided by 16 = 4.19.

                          16 bits = 9 integer bits + 7 fractional bits (stored over 2 bytes)
                          Encoding example: the value 4.2 is multiplied by 128 (27) rounded
                          and stored as 537 decimal.
                          Decoding example: 537 is divided by 128 = 4.19.

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VL6180X                                                Device registers

                 Table 25. Register summary

         Offset               Register name                      Reference
                                                       Section 6.2.1 on page 43
         0x000 IDENTIFICATION__MODEL_ID                Section 6.2.2 on page 43
                                                       Section 6.2.3 on page 43
         0x001 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MAJOR         Section 6.2.4 on page 44
                                                       Section 6.2.5 on page 44
         0x002 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MINOR         Section 6.2.6 on page 44
                                                       Section 6.2.7 on page 45
         0x003 IDENTIFICATION__MODULE_REV_MAJOR        Section 6.2.8 on page 45
                                                       Section 6.2.9 on page 46
         0x004   IDENTIFICATION__MODULE_REV_MINOR      Section 6.2.10 on page 47
         0x006   IDENTIFICATION__DATE_HI               Section 6.2.11 on page 48
                                                       Section 6.2.12 on page 49
         0x007 IDENTIFICATION__DATE_LO                 Section 6.2.13 on page 49
                                                       Section 6.2.14 on page 50
         0x008:0x009 IDENTIFICATION__TIME              Section 6.2.15 on page 50
                                                       Section 6.2.16 on page 51
         0x010 SYSTEM__MODE_GPIO0                      Section 6.2.17 on page 51
                                                       Section 6.2.18 on page 52
         0x011   SYSTEM__MODE_GPIO1                    Section 6.2.19 on page 52
         0x012   SYSTEM__HISTORY_CTRL                  Section 6.2.20 on page 52
                                                       Section 6.2.21 on page 53
         0x014 SYSTEM__INTERRUPT_CONFIG_GPIO           Section 6.2.22 on page 53
                                                       Section 6.2.23 on page 53
         0x015 SYSTEM__INTERRUPT_CLEAR                 Section 6.2.24 on page 54
                                                       Section 6.2.25 on page 54
         0x016   SYSTEM__FRESH_OUT_OF_RESET            Section 6.2.26 on page 54
         0x017   SYSTEM__GROUPED_PARAMETER_HOLD        Section 6.2.27 on page 55
                                                       Section 6.2.27 on page 55
         0x018 SYSRANGE__START                         Section 6.2.29 on page 56
                                                       Section 6.2.30 on page 56
         0x019 SYSRANGE__THRESH_HIGH                   Section 6.2.31 on page 57
                                                       Section 6.2.32 on page 57
         0x01A SYSRANGE__THRESH_LOW                    Section 6.2.33 on page 58

         0x01B   SYSRANGE__INTERMEASUREMENT_PERIOD
         0x01C   SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME

         0x01E SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE

         0x021 SYSRANGE__CROSSTALK_VALID_HEIGHT

         0x022   SYSRANGE__EARLY_CONVERGENCE_ESTIMATE
         0x024   SYSRANGE__PART_TO_PART_RANGE_OFFSET

         0x025 SYSRANGE__RANGE_IGNORE_VALID_HEIGHT

         0x026 SYSRANGE__RANGE_IGNORE_THRESHOLD

         0x02C SYSRANGE__MAX_AMBIENT_LEVEL_MULT

         0x02D   SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES
         0x02E   SYSRANGE__VHV_RECALIBRATE

         0x031 SYSRANGE__VHV_REPEAT_RATE

         0x038 SYSALS__START

         0x03A   SYSALS__THRESH_HIGH
         0x03C   SYSALS__THRESH_LOW

                 DocID026171 Rev 6                     41/79

                                                                          78
Device registers                                            VL6180X

                    Table 25. Register summary (continued)

       Offset                 Register name                 Reference

       0x03E SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD           Section 6.2.34 on page 58

       0x03F SYSALS__ANALOGUE_GAIN                     Section 6.2.35 on page 59

       0x040        SYSALS__INTEGRATION_PERIOD         Section 6.2.36 on page 59
       0x04D        RESULT__RANGE_STATUS               Section 6.2.37 on page 60

       0x04E RESULT__ALS_STATUS                        Section 6.2.38 on page 61

       0x04F RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO             Section 6.2.39 on page 62

       0x050 RESULT__ALS_VAL                           Section 6.2.40 on page 62

       0x052:0x060  RESULT__HISTORY_BUFFER_x           Section 6.2.41 on page 63
            (0x2)

       0x062 RESULT__RANGE_VAL                         Section 6.2.42 on page 64

       0x064        RESULT__RANGE_RAW                  Section 6.2.43 on page 64
       0x066        RESULT__RANGE_RETURN_RATE          Section 6.2.44 on page 64

       0x068 RESULT__RANGE_REFERENCE_RATE              Section 6.2.45 on page 65

       0x06C RESULT__RANGE_RETURN_SIGNAL_COUNT         Section 6.2.46 on page 65

       0x070 RESULT__RANGE_REFERENCE_SIGNAL_COUNT Section 6.2.47 on page 66

       0x074        RESULT__RANGE_RETURN_AMB_COUNT     Section 6.2.48 on page 66
       0x078        RESULT__RANGE_REFERENCE_AMB_COUNT  Section 6.2.49 on page 66

       0x07C RESULT__RANGE_RETURN_CONV_TIME            Section 6.2.50 on page 67

       0x080 RESULT__RANGE_REFERENCE_CONV_TIME         Section 6.2.51 on page 67

       0x10A        READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD   Section 6.2.52 on page 67
       0x119        FIRMWARE__BOOTUP                   Section 6.2.52 on page 67

       0x120 FIRMWARE__RESULT_SCALER                   Section 6.2.53 on page 68

       0x212 I2C_SLAVE__DEVICE_ADDRESS                 Section 6.2.55 on page 68

       0x2A3 INTERLEAVED_MODE__ENABLE                  Section 6.2.56 on page 69

42/79               DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                              Device registers

6.2      Register descriptions

6.2.1 IDENTIFICATION__MODEL_ID

     7           6  5         4       3                 2                       1                      0

                              identification__model_id

                                 R/W

Address:         0x000
Type:            R/W
Reset:           0xB4
Description:
                 identification__model_id: Device model identification number. 0xB4 = VL6180X
          [7:0]

6.2.2 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MAJOR

           7     6  5         4       3                 2                       1                      0

Address:            RESERVED                               identification__model_rev_major
Type:
Reset:              R                                                           R/W
Description:
                 0x001
          [2:0]  R/W
                 0x1, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                 identification__model_rev_major: Revision identifier of the Device for major change.

6.2.3 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MINOR

           7     6  5         4       3                 2                       1                      0

Address:            RESERVED                               identification__model_rev_minor
Type:
Reset:              R                                                           R/W
Description:
                 0x002
          [2:0]  R/W
                 0x3, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                 identification__model_rev_minor: Revision identifier of the Device for minor change.
                 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MINOR = 3 for latest ROM revision

                              DocID026171 Rev 6                                                           43/79

                                                                                                                             78
Device registers                                                                                  VL6180X

6.2.4 IDENTIFICATION__MODULE_REV_MAJOR

           7      6       5             4  3                               2                1                   0

Address:                  RESERVED                                            identification__module_rev_major
Type:
Reset:                    R                                                                 R/W
Description:
                  0x003
          [2:0]   R/W
                  0x1, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                  identification__module_rev_major: Revision identifier of the Module Package for major change.
                  Used to store NVM content version. Contact ST for current information.

6.2.5 IDENTIFICATION__MODULE_REV_MINOR

           7      6       5             4  3                               2                1                   0

Address:                  RESERVED                                            identification__module_rev_minor
Type:
Reset:                    R                                                                 R/W
Description:
                  0x004
          [2:0]   R/W
                  0x2, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                  identification__module_rev_minor: Revision identifier of the Module Package for minor change.
                  Used to store NVM content version. Contact ST for current information.

6.2.6 IDENTIFICATION__DATE_HI

       7          6       5             4  3                               2                1                   0

                  identification__year                                     identification__month

                     R/W                                                               R/W

Address:          0x006
Type:             R/W
Reset:            0xYY, register default overwritten at boot-up by NVM contents.
Description:      Part of the register set that can be used to uniquely identify a module.

          [7:4]   identification__year: Last digit of manufacturing year (bits[3:0]).

          [3:0]   identification__month: Manufacturing month (bits[3:0]).

44/79                                   DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                                           Device registers

6.2.7 IDENTIFICATION__DATE_LO

           7      6          5                   4             3             2               1               0

Address:                 identification__day                                       identification__phase
Type:
Reset:                       R/W                                                             R/W
Description:
                  0x007
                  R/W
                  0xYY, register default overwritten at boot-up by NVM contents.
                  Part of the register set that can be used to uniquely identify a module.

    [7:3]         identification__day: Manufacturing day (bits[4:0]).

    [2:0]         identification__phase: Manufacturing phase identification (bits[2:0]).

6.2.8 IDENTIFICATION__TIME

15  14        13     12  11       10          9     8       7          6  5     4         3       2       1     0

                                                 identification__time

                                                       R/W

Address:          0x008:0x009
Type:             R/W
Reset:            0xYYYY, register default overwritten at boot-up by NVM contents.
Description:      Part of the register set that can be used to uniquely identify a module.

    [15:0]        identification__time: Time since midnight (in seconds) = register_value * 2

                                                 DocID026171 Rev 6                                              45/79

                                                                                                                                   78
Device registers                                            VL6180X

6.2.9 SYSTEM__MODE_GPIO0

       7          6      5    4  3                    2  1  0

       RESERVED
                                system__gpio0_is_xshutdown

                                                         system__gpio0_polarity
                                                                                                                       system__gpio0_select

                                                                                                                                                                                      RESERVED

           R      R/W    R/W                     R/W        R/W

Address:          0x010
Type:             R/W
Reset:            0x60
Description:
                  system__gpio0_is_xshutdown: Priority mode - when enabled, other bits of the register are
           [6]    ignored. GPIO0 is main XSHUTDOWN input.
                  0: Disabled
           [5]    1: Enabled - GPIO0 is main XSHUTDOWN input.

          [4:1]   system__gpio0_polarity: Signal Polarity Selection.
                  0: Active-low
           [0]    1: Active-high

                  system__gpio0_select: Functional configuration options.
                  0000: OFF (Hi-Z)
                  1000: GPIO Interrupt output

                  Reserved. Write 0.

46/79                         DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                         Device registers

6.2.10 SYSTEM__MODE_GPIO1

7                6  5      4  3                                           2  1  0

         RESERVED
                                              system__gpio1_polarity
                                                                                                             system__gpio1_select

                                                                                                                                                                            RESERVED

         R          R/W                     R/W                                 R/W

Address:         0x011
Type:            R/W
Reset:           0x20
Description:
                 system__gpio1_polarity: Signal Polarity Selection.
           [5]   0: Active-low
                 1: Active-high
          [4:1]  system__gpio1_select: Functional configuration options.
                 0000: OFF (Hi-Z)
           [0]   1000: GPIO Interrupt output
                 Reserved. Write 0.

                         DocID026171 Rev 6                                                                                                                                            47/79

                                                                                                                                                                                                         78
Device registers                                                          VL6180X

6.2.11 SYSTEM__HISTORY_CTRL

       7          6  5                       4  3               2    1    0

                     RESERVED
                                                                                                system__history_buffer_clear
                                                                                                                         system__history_buffer_mode
                                                                                                                                                  system__history_buffer_enable

                                          R                     R/W  R/W  R/W

Address:          0x012
Type:             R/W
Reset:            0x0
Description:
                  system__history_buffer_clear: User-command to clear history (FW will auto-clear this bit when
           [2]    clear has completed).
                  0: Disabled
           [1]    1: Clear all history buffers

           [0]    system__history_buffer_mode: Select mode buffer results for:
                  0: Ranging (stores the last 8 ranging values (8-bit)
                  1: ALS (stores the last 8 ALS values (16-bit)

                  system__history_buffer_enable: Enable History buffering.
                  0: Disabled
                  1: Enabled

48/79                                        DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                             Device registers

6.2.12 SYSTEM__INTERRUPT_CONFIG_GPIO

7                6      5         4             3    2                         1               0

   RESERVED                       als_int_mode                                 range_int_mode

         R                        R/W                                          R/W

Address:         0x014
Type:
Reset:           R/W
Description:
                 0x0
          [5:3]
                 als_int_mode: Interrupt mode source for ALS readings:
          [2:0]  0: Disabled
                 1: Level Low (value < thresh_low)
                 2: Level High (value > thresh_high)
                 3: Out Of Window (value < thresh_low OR value > thresh_high)
                 4: New sample ready

                 range_int_mode: Interrupt mode source for Range readings:
                 0: Disabled
                 1: Level Low (value < thresh_low)
                 2: Level High (value > thresh_high)
                 3: Out Of Window (value < thresh_low OR value > thresh_high)
                 4: New sample ready

6.2.13 SYSTEM__INTERRUPT_CLEAR

           7     6      5         4             3    2                         1               0

Address:                RESERVED                                               int_clear_sig
Type:
Reset:                  R                                                      R/W
Description:
                 0x015
          [2:0]  R/W
                 0x0

                 int_clear_sig: Interrupt clear bits. Writing a 1 to each bit will clear the intended interrupt.

                 Bit [0] - Clear Range Int
                 Bit [1] - Clear ALS Int
                 Bit [2] - Clear Error Int.

                                  DocID026171 Rev 6                                                               49/79

                                                                                                                                     78
Device registers                                     VL6180X

6.2.14 SYSTEM__FRESH_OUT_OF_RESET

       7          6      5  4         3        2  1  0

                            RESERVED                 fresh_out_of_reset

                            R                        R/W

Address:          0x016
Type:             R/W
Reset:            0x1
Description:
                  fresh_out_of_reset: Fresh out of reset bit, default of 1, user can set this to 0 after initial boot and
           [0]    can therefore use this to check for a reset condition

6.2.15 SYSTEM__GROUPED_PARAMETER_HOLD

       7          6      5  4         3        2  1  0

                            RESERVED                 grouped_parameter_hold

                            R                        R/W

Address:          0x017
Type:             R/W
Reset:            0x0
Description:
                  grouped_parameter_hold: Flag set over I2C to indicate that data is being updated
           [0]    0: Data is stable - FW is safe to copy
                  1: Data being updated - FW not safe to copy
                  Usage: set to 0x01 first, write any of the registers listed below, then set to 0x00 so that the
                  settings are used by the firmware at the start of the next measurement.
                  SYSTEM__INTERRUPT_CONFIG_GPIO
                  SYSRANGE__THRESH_HIGH
                  SYSRANGE__THRESH_LOW
                  SYSALS__INTEGRATION_PERIOD
                  SYSALS__ANALOGUE_GAIN
                  SYSALS__THRESH_HIGH
                  SYSALS__THRESH_LOW

50/79                       DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                                 Device registers

6.2.16 SYSRANGE__START

7                6      5                                4       3              2  1    0

                           RESERVED
                                                                                                                  sysrange__mode_select

                                                                                                                                           sysrange__startstop

                                                      R                            R/W  R/W

Address:         0x018
Type:            R/W
Reset:           0x0
Description:
                 sysrange__mode_select: Device Mode select
           [1]
                 0: Ranging Mode Single-Shot
           [0]   1: Ranging Mode Continuous

                 sysrange__startstop: StartStop trigger based on current mode and system configuration of
                 device_ready. FW clears register automatically.
                 Setting this bit to 1 in single-shot mode starts a single measurement.
                 Setting this bit to 1 in continuous mode will either start continuous operation (if stopped) or halt
                 continuous operation (if started).
                 This bit is auto-cleared in both modes of operation.

6.2.17 SYSRANGE__THRESH_HIGH

           7     6      5                                4       3              2  1    0

Address:                                                 sysrange__thresh_high
Type:
Reset:                                                      R/W
Description:
                 0x019
          [7:0]  R/W
                 0xFF

                 sysrange__thresh_high: High Threshold value for ranging comparison. Range 0-255mm.

                                                         DocID026171 Rev 6                                                                                      51/79

                                                                                                                                                                                   78
Device registers                                                       VL6180X

6.2.18 SYSRANGE__THRESH_LOW

           7        6      5  4       3                          2  1                              0

Address:                      sysrange__thresh_low
Type:
Reset:                           R/W
Description:
                    0x01A
          [7:0]     R/W
                    0x0

                    sysrange__thresh_low: Low Threshold value for ranging comparison. Range 0-255mm.

6.2.19 SYSRANGE__INTERMEASUREMENT_PERIOD

           7        6      5  4       3                          2  1                              0

Address:                      sysrange__intermeasurement_period
Type:
Reset:                           R/W
Description:
                    0x01B
          [7:0]     R/W
                    0xFF

                    sysrange__intermeasurement_period: Time delay between measurements in Ranging
                    continuous mode. Range 0-254 (0 = 10ms). Step size = 10ms.

6.2.20 SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME

       7            6      5  4       3                          2  1                              0

          RESERVED               sysrange__max_convergence_time

          R                                         R/W

Address:            0x01C
Type:               R/W
Reset:              0x31
Description:
                    sysrange__max_convergence_time: Maximum time to run measurement in Ranging modes.
          [5:0]     Range 1 - 63 ms (1 code = 1 ms); Measurement aborted when limit reached to aid power
                    reduction. For example, 0x01 = 1ms, 0x0a = 10ms.
                    Note: Effective max_convergence_time depends on readout_averaging_sample_period
                    setting.

52/79                         DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                                      Device registers

6.2.21 SYSRANGE__CROSSTALK_COMPENSATION_RATE

15  14           13     12  11     10  9     8       7       6                5     4  3     2  1             0

                                       sysrange__crosstalk_compensation_rate

                                                R/W

Address:             0x01E
Type:                R/W
Reset:               0x0
Description:
                     sysrange__crosstalk_compensation_rate: User-controlled crosstalk compensation in Mcps (9.7
         [15:0]      format).

6.2.22 SYSRANGE__CROSSTALK_VALID_HEIGHT

           7         6          5         4             3                        2        1                0

Address:                               sysrange__crosstalk_valid_height
Type:
Reset:                                          R/W
Description:
                     0x021
          [7:0]      R/W
                     0x14

                     sysrange__crosstalk_valid_height: Minimum range value in mm to qualify for crosstalk
                     compensation.

6.2.23 SYSRANGE__EARLY_CONVERGENCE_ESTIMATE

15  14           13     12  11     10  9     8       7       6                5     4  3     2  1             0

                                       sysrange__early_convergence_estimate

                                                R/W

Address:             0x022
Type:                R/W
Reset:               0x0
Description:
                     FW carries out an estimate of convergence rate 0.5ms into each new range measurement. If
         [15:0]      convergence rate is below user input value, the operation aborts to save power.
                     Note: This register must be configured otherwise ECE should be disabled via
                     SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES.

                                          DocID026171 Rev 6                                                   53/79

                                                                                                                                 78
Device registers                                                                              VL6180X

6.2.24 SYSRANGE__PART_TO_PART_RANGE_OFFSET                                                        0

           7         6          5         4             3                      2        1

Address:                               sysrange__part_to_part_range_offset
Type:
Reset:                                          R/W
Description:
                     0x024
          [7:0]      R/W
                     0xYY, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                     sysrange__part_to_part_range_offset: 2s complement format.

6.2.25 SYSRANGE__RANGE_IGNORE_VALID_HEIGHT

           7         6          5         4             3                      2        1        0

Address:                               sysrange__range_ignore_valid_height
Type:
Reset:                                          R/W
Description:
                     0x025
          [7:0]      R/W
                     0x0, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                     sysrange__range_ignore_valid_height: Range below which ignore threshold is applied. Aim is
                     to ignore the cover glass i.e. low signal rate at near distance. Should not be applied to low
                     reflectance target at far distance. Range in mm.
                     Note: It is recommended to set this register to 255 if the range ignore feature is used.

6.2.26 SYSRANGE__RANGE_IGNORE_THRESHOLD

15     14        13     12  11     10  9     8       7       6              5     4  3     2  1     0

                                       sysrange__range_ignore_threshold

                                                R/W

Address:             0x026
Type:                R/W
Reset:               0xYY
Description:
                     sysrange__range_ignore_threshold: User configurable min threshold signal return rate. Used
         [15:0]      to filter out ranging due to cover glass when there is no target above the device. Mcps 9.7
                     format.
                     Note: Register must be initialized if this feature is used.

54/79                                     DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                               Device registers

6.2.27 SYSRANGE__MAX_AMBIENT_LEVEL_MULT

           7     6  5  4         3                       2                       1    0

Address:               sysrange__max_ambient_level_mult
Type:
Reset:                      R/W
Description:
                 0x02C
          [7:0]  R/W
                 0xA0, register default overwritten at boot-up by NVM contents.

                 sysrange__max_ambient_level_mult: User input value to multiply return_signal_count for
                 AMB:signal ratio check. If (amb counts * 6) > return_signal_count * mult then abandon
                 measurement due to high ambient (4.4 format).

6.2.28 SYSRANGE__RANGE_CHECK_ENABLES

7                6  5  4         3                       2                       1    0

                 RESERVED
                                                                   sysrange__signal_to_noise_enable

                                                                                            0
                                                                                                                     0
                                                                                                                                              sysrange__range_ignore_enable
                                                                                                                                                                       sysrange__early_convergence_enable

                 R     R/W       R/W                     R                       R/W  R/W

Address:         0x02D
Type:            R/W
Reset:           0x11, register default overwritten at boot-up by NVM contents.
Description:
                 sysrange__signal_to_noise_enable: Measurement enable/disable
           [4]   sysrange__range_ignore_enable: Measurement enable/disable
           [1]   sysrange__early_convergence_enable: Measurement enable/disable
           [0]

                       DocID026171 Rev 6                                                                                                                                                                   55/79

                                                                                                                                                                                                                              78
Device registers                                                                              VL6180X

6.2.29 SYSRANGE__VHV_RECALIBRATE

       7          6      5                                4       3                   2  1    0

                            RESERVED
                                                                                                                   sysrange__vhv_status
                                                                                                                                            sysrange__vhv_recalibrate

                                                       R                                 R/W  R/W

Address:          0x02E
Type:             R/W
Reset:            0x0
Description:
                  sysrange__vhv_status: FW controlled status bit showing when FW has completed auto-vhv
           [1]    process.
                  0: FW has finished autoVHV operation
           [0]    1: During autoVHV operation

                  sysrange__vhv_recalibrate: User-Controlled enable bit to force FW to carry out recalibration of
                  the VHV setting for sensor array. FW clears bit after operation carried out.
                  0: Disabled
                  1: Manual trigger for VHV recalibration. Can only be called when ALS and ranging are in STOP
                  mode

6.2.30 SYSRANGE__VHV_REPEAT_RATE

           7      6      5                                4       3                   2  1    0

Address:                                                  sysrange__vhv_repeate_rate
Type:
Reset:                                                       R/W
Description:
                  0x031
          [7:0]   R/W
                  0x0

                  sysrange__vhv_repeat_rate: User entered repeat rate of auto VHV task (0 = off, 255 = after
                  every 255 measurements)

56/79                                                     DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                                                  Device registers

6.2.31 SYSALS__START

    7                6          5                               4             3            2        1          0

                                       RESERVED
                                                                                                                              sysals__mode_select

                                                                                                                                                       sysals__startstop

                                                          R                                         R/W        R/W

Address:             0x038
Type:                R/W
Reset:               0x0
Description:
                     sysals__mode_select: Device Mode select
           [1]
                     0: ALS Mode Single-Shot
           [0]       1: ALS Mode Continuous

                     sysals__startstop: Start/Stop trigger based on current mode and system configuration of
                     device_ready. FW clears register automatically.
                     Setting this bit to 1 in single-shot mode starts a single measurement.
                     Setting this bit to 1 in continuous mode will either start continuous operation (if stopped) or halt
                     continuous operation (if started).
                     This bit is auto-cleared in both modes of operation.
                     See 6.2.56: INTERLEAVED_MODE__ENABLE for combined ALS and Range operation.

6.2.32 SYSALS__THRESH_HIGH

15     14        13     12  11     10                        9     8       7         6  5     4  3       2  1                                                             0

                                                                sysals__thresh_high

                                                                      R/W

Address:             0x03A
Type:                R/W
Reset:               0xFFFF
Description:
                     sysals__thresh_high: High Threshold value for ALS comparison. Range 0-65535 codes.
         [15:0]

                                                                DocID026171 Rev 6                                                                                         57/79

                                                                                                                                                                                             78
Device registers                                                                          VL6180X

6.2.33 SYSALS__THRESH_LOW

15     14        13     12  11     10  9     8       7        6         5     4  3     2  1               0

                                          sysals__thresh_low

                                                R/W

Address:             0x03C
Type:                R/W
Reset:               0x0
Description:
                     sysals__thresh_low: Low Threshold value for ALS comparison. Range 0-65535 codes.
         [15:0]

6.2.34 SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD

           7         6          5         4             3                  2        1                  0

Address:                               sysals__intermeasurement_period
Type:
Reset:                                          R/W
Description:
                     0x03E
          [7:0]      R/W
                     0xFF

                     sysals__intermeasurement_period: Time delay between measurements in ALS continuous
                     mode. Range 0-254 (0 = 10ms). Step size = 10ms.

58/79                                     DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                                            Device registers

6.2.35 SYSALS__ANALOGUE_GAIN

           7         6             5         4        3               2          1                       0

Address:                       RESERVED                                  sysals__analogue_gain_light
Type:
Reset:                             R                                             R/W
Description:
                     0x03F
          [2:0]      R/W
                     0x06

                     sysals__analogue_gain_light: ALS analogue gain (light channel)
                     0: ALS Gain = 20
                     1: ALS Gain = 10
                     2: ALS Gain = 5.0
                     3: ALS Gain = 2.5
                     4: ALS Gain = 1.67
                     5: ALS Gain = 1.25
                     6: ALS Gain = 1.0
                     7: ALS Gain = 40
                     Controls the "light" channel gain.

                     Note: Upper nibble should be set to 0x4 i.e. For ALS gain of 1.0 write 0x46.

6.2.36 SYSALS__INTEGRATION_PERIOD

15  14           13     12     11     10  9     8  7            6  5     4    3                    2  1      0

                     RESERVED                                      sysals__integration_period

                        R                                                R/W

Address:             0x040
Type:                R/W
Reset:               0x0
Description:
                     sysals__integration_period: Integration period for ALS mode. 1 code = 1 ms (0 = 1 ms).
          [8:0]      Recommended setting is 100 ms (0x63).

                                             DocID026171 Rev 6                                               59/79

                                                                                                                                78
Device registers                                            VL6180X

6.2.37 RESULT__RANGE_STATUS

       7          6             5  4  3               2  1  0

                     result__range_error_code
                                                                                   result__range_min_threshold_hit
                                                                                                            result__range_max_threshold_hit
                                                                                                                                     result__range_measurement_ready

                                                                                                                                                              result__range_device_ready

                             R        R               R  R  R

Address:          0x04D
Type:             R
Reset:            0x1
Description:
                  result__range_error_code: Specific error codes
          [7:4]   0000: No error
                  0001: VCSEL Continuity Test
           [3]    0010: VCSEL Watchdog Test
           [2]    0011: VCSEL Watchdog
           [1]    0100: PLL1 Lock
           [0]    0101: PLL2 Lock
                  0110: Early Convergence Estimate
                  0111: Max Convergence
                  1000: No Target Ignore
                  1001: Not used
                  1010: Not used
                  1011: Max Signal To Noise Ratio
                  1100: Raw Ranging Algo Underflow
                  1101: Raw Ranging Algo Overflow
                  1110: Ranging Algo Underflow
                  1111: Ranging Algo Overflow

                  result__range_min_threshold_hit: Legacy register - DO NOT USE
                  Use instead 6.2.39: RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

                  result__range_max_threshold_hit: Legacy register - DO NOT USE
                  Use instead 6.2.39: RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

                  result__range_measurement_ready: Legacy register - DO NOT USE
                  Use instead 6.2.39: RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

                  result__range_device_ready: Device Ready. When set to 1, indicates the device mode and
                  configuration can be changed and a new start command will be accepted. When 0, indicates
                  the device is busy.

60/79                              DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                    Device registers

6.2.38 RESULT__ALS_STATUS

7                6             5  4  3               2  1  0

                    result__als_error_code
                                                                                  result__als_min_threshold_hit
                                                                                                           result__als_max_threshold_hit
                                                                                                                                    result__als_measurement_ready

                                                                                                                                                             result__als_device_ready

                            R        R               R  R  R

Address:         0x04E
Type:            R
Reset:           0x1
Description:
                 result__als_error_code: Specific error and debug codes
          [7:4]  0000: No error
                 0001: Overflow error
           [3]   0002: Underflow error
           [2]
           [1]   result__als_min_threshold_hit: Legacy register - DO NOT USE
           [0]   Use instead 6.2.39: RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

                 result__als_max_threshold_hit: Legacy register - DO NOT USE
                 Use instead 6.2.39: RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

                 result__als_measurement_ready: Legacy register - DO NOT USE
                 Use instead 6.2.39: RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

                 result__als_device_ready: Device Ready. When set to 1, indicates the device mode and
                 configuration can be changed and a new start command will be accepted. When 0 indicates the
                 device is busy.

                                  DocID026171 Rev 6                                                                                                                                    61/79

                                                                                                                                                                                                          78
Device registers                                                                                              VL6180X

6.2.39 RESULT__INTERRUPT_STATUS_GPIO

       7             6                5         4                    3           2        1                      0

       result_int_error_gpio                 result_int_als_gpio                       result_int_range_gpio

              R                                 R                                         R

Address:             0x04F
Type:
Reset:               R
Description:
                     0x0
          [7:6]
                     result_int_error_gpio: Interrupt bits for Error:
          [5:3]      0: No error reported
                     1: Laser Safety Error
          [2:0]      2: PLL error (either PLL1 or PLL2)

                     result_int_als_gpio: Interrupt bits for ALS:
                     0: No threshold events reported
                     1: Level Low threshold event
                     2: Level High threshold event
                     3: Out Of Window threshold event
                     4: New Sample Ready threshold event

                     result_int_range_gpio: Interrupt bits for Range:
                     0: No threshold events reported
                     1: Level Low threshold event
                     2: Level High threshold event
                     3: Out Of Window threshold event
                     4: New Sample Ready threshold event

6.2.40 RESULT__ALS_VAL

15        14     13           12  11     10  9     8              7        6  5     4  3     2                1     0

                                                result__als_ambient_light

                                                      R

Address:             0x050
Type:                R
Reset:               0x0
Description:
                     result__als_ambient_light: 16 Bit ALS count output value. Lux value depends on Gain and
         [15:0]      integration settings and calibrated lux/count setting.

62/79                                           DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                                 Device registers

6.2.41 RESULT__HISTORY_BUFFER_x

                15 14 13 12 11 10                    9  8     7   6            5  4  3  2  1  0

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_0
   Y_BUFFER_0

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_1
   Y_BUFFER_1

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_2
   Y_BUFFER_2

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_3
   Y_BUFFER_3

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_4
   Y_BUFFER_4

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_5
   Y_BUFFER_5

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_6
   Y_BUFFER_6

RESULT__HISTOR                                       result__history_buffer_7
   Y_BUFFER_7

                                                           R

Address:        0x052 + x * 0x2 (x=0 to 7)
Type:           R
Reset:          0x0
Description:    See also 6.2.11: SYSTEM__HISTORY_CTRL

RESULT__HISTOR result__history_buffer_0: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_0: Range mode; Bits[15:8] range_val_latest; Bits[7:0] range_val_d1;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_latest

RESULT__HISTOR result__history_buffer_1: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_1: Range mode; Bits[15:8] range_val_d2; Bits[7:0] range_val_d3;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d1

RESULT__HISTOR result__history_buffer_2: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_2: Range mode; Bits[15:8] range_val_d4; Bits[7:0] range_val_d5;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d2

RESULT__HISTOR result__history_buffer_3: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_3: Range mode; Bits[15:8] range_val_d6; Bits[7:0] range_val_d7;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d3

RESULT__HISTOR result__history_buffer_4: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_4: Range mode; Bits[15:8] range_val_d8; Bits[7:0] range_val_d9;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d4

RESULT__HISTOR result__history_buffer_5: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_5: Range mode; Bits[15:8] range_val_d10; Bits[7:0] range_val_d11;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d5

RESULT__HISTOR result__history_buffer_6: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_6: Range mode; Bits[15:8] range_val_d12; Bits[7:0] range_val_d13;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d6

RESULT__HISTOR result__history_buffer_7: Range/ALS result value.

Y_BUFFER_7: Range mode; Bits[15:8] range_val_d14; Bits[7:0] range_val_d15;

[15:0]          ALS mode; Bits[15:0] als_val_d7

                DocID026171 Rev 6                                                             63/79

                                                                                                                 78
Device registers                                                                          VL6180X

6.2.42 RESULT__RANGE_VAL

           7         6          5         4           3                    2        1        0

Address:                                  result__range_val
Type:
Reset:                                          R
Description:
                     0x062
          [7:0]      R
                     0x0

                     result__range_val: Final range result value presented to the user for use. Unit is in mm.

6.2.43 RESULT__RANGE_RAW

           7         6          5         4           3                    2        1        0

Address:                                  result__range_raw
Type:
Reset:                                          R
Description:
                     0x064
          [7:0]      R
                     0x0

                     result__range_raw: Raw Range result value with offset applied (no cross talk compensation
                     applied). Unit is in mm.

6.2.44 RESULT__RANGE_RETURN_RATE

15     14        13     12  11     10  9     8     7                 6  5     4  3     2  1                     0

                                          result__range_return_rate

                                                R

Address:             0x066
Type:                R
Reset:               0x0
Description:
                     result__range_return_rate: sensor count rate of signal returns correlated to IR emitter.
         [15:0]      Computed from RETURN_SIGNAL_COUNT / RETURN_CONV_TIME. Mcps 9.7 format

64/79                                     DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                                 Device registers

6.2.45 RESULT__RANGE_REFERENCE_RATE

15  14           13  12  11  10  9  8     7            6       5  4  3  2  1  0

                                 result__range_reference_rate

                                       R

Address:             0x068
Type:                R
Reset:               0x0
Description:
                     result__range_reference_rate: sensor count rate of reference signal returns. Computed from
         [15:0]      REFERENCE_SIGNAL_COUNT / RETURN_CONV_TIME. Mcps 9.7 format
                     Note: Both arrays converge at the same time, so using the return array convergence time is
                     correct.

6.2.46 RESULT__RANGE_RETURN_SIGNAL_COUNT

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
                                                                           result__range_return_signal_count
                                                                                                 R

Address:             0x06C
Type:                R
Reset:               0x0
Description:
                     result__range_return_signal_count: sensor count output value attributed to signal correlated to
         [31:0]      IR emitter on the Return array.

                                    DocID026171 Rev 6                         65/79

                                                                                                 78
Device registers                             VL6180X

6.2.47 RESULT__RANGE_REFERENCE_SIGNAL_COUNT

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
                                                                        result__range_reference_signal_count
                                                                                                 R

Address:          0x070
Type:             R
Reset:            0x0
Description:
                  result__range_reference_signal_count: sensor count output value attributed to signal
         [31:0]   correlated to IR emitter on the Reference array.

6.2.48 RESULT__RANGE_RETURN_AMB_COUNT

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
                                                                            result__range_return_amb_count
                                                                                                 R

Address:          0x074
Type:             R
Reset:            0x0
Description:
                  result__range_return_amb_count: sensor count output value attributed to uncorrelated ambient
         [31:0]   signal on the Return array. Must be multiplied by 6 if used to calculate the ambient to signal
                  threshold.

6.2.49 RESULT__RANGE_REFERENCE_AMB_COUNT

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
                                                                         result__range_reference_amb_count
                                                                                                 R

Address:          0x078
Type:             R
Reset:            0x0
Description:
                  result__range_reference_amb_count: sensor count output value attributed to uncorrelated
         [31:0]   ambient signal on the Reference array.

66/79             DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                            Device registers

6.2.50 RESULT__RANGE_RETURN_CONV_TIME

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
                                                                            result__range_return_conv_time
                                                                                                 R

Address:         0x07C
Type:            R
Reset:           0x0
Description:
                 result__range_return_conv_time: sensor count output value attributed to signal on the Return
         [31:0]  array.

6.2.51 RESULT__RANGE_REFERENCE_CONV_TIME

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
                                                                          result__range_reference_conv_time
                                                                                                 R

Address:         0x080
Type:            R
Reset:           0x0
Description:
                 result__range_reference_conv_time: sensor count output value attributed to signal on the
         [31:0]  Reference array.

6.2.52 READOUT__AVERAGING_SAMPLE_PERIOD

           7     6      5  4       3                         2  1  0

Address:                   readout__averaging_sample_period
Type:
Reset:                        R/W
Description:
                 0x10A
          [7:0]  R/W
                 0x30

                 readout__averaging_sample_period: The internal readout averaging sample period can be
                 adjusted from 0 to 255. Increasing the sampling period decreases noise but also reduces the
                 effective max convergence time and increases power consumption:
                 Effective max convergence time = max convergence time - readout averaging period (see
                 Section 2.5: Range timing). Each unit sample period corresponds to around 64.5 s additional
                 processing time. The recommended setting is 48 which equates to around 4.3 ms.

                           DocID026171 Rev 6                          67/79

                                                                                         78
Device registers                                                                           VL6180X

6.2.53 FIRMWARE__BOOTUP

       7          6            5  4  3                                2                1   0

                                  RESERVED
                                                                                                                                      firmware__bootup

                                  R                                                        R/W

Address:          0x119
Type:             R/W
Reset:            0x1
Description:
                  firmware__bootup: FW must set bit once initial boot has been completed.
           [0]

6.2.54 FIRMWARE__RESULT_SCALER

       7          6            5  4  3                                2                1   0

                     RESERVED                        firmware__als_result_scaler

                         R                                                        R/W

Address:          0x120
Type:             R/W
Reset:            0x1
Description:
                  firmware__als_result_scaler: Bits [3:0] analogue gain 1 to 16x
          [3:0]

6.2.55 I2C_SLAVE__DEVICE_ADDRESS

           7      6            5  4  3                                2                1   0
    RESERVED
                                     super_i2c_slave__device_address
           R
                                     R/W
Address:
Type:             0x212
Reset:            R/W
Description:      0x29

          [6:0]   super_i2c_slave__device_address: User programmable I2C address (7-bit). Device address
                  can be re-designated after power-up.

68/79                             DocID026171 Rev 6
VL6180X                                                    Device registers

6.2.56 INTERLEAVED_MODE__ENABLE

           7     6      5  4       3                 2  1  0

Address:                   interleaved_mode__enable
Type:
Reset:                        R/W
Description:
                 0x2A3
          [7:0]  R/W
                 0x0

                 Interleaved mode enable: Write 0x1 to this register to select ALS+Range interleaved mode.
                 Use SYSALS__START and SYSALS__INTERMEASUREMENT_PERIOD to control this mode.
                 A range measurement is automatically performed immediately after each ALS measurement.

                           DocID026171 Rev 6                  69/79

                                                                                 78
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                                1                          2     3                                     4         5  6                       7                                  8                                                                      Outline drawing

                                                                                                                             5(9              5(9,6,216                                '$7(

                                                                                                                                            '(6&5,37,21

                                                                                                                       %          83'$7(' 287/,1( 72 5(029( *$7( ,//8675$7,21     

                   A                                                                                                   %          1(: '5$:,1* )5$0( 21 6+7  $7 *5,' 5() '                      A
                                                                                                                                    ',0(16,21 '(/(7(',1 /+ 9,(: *$7( $''('
                                                                                                                                                                                 

                                         
                                $/6 $3(5785(

                   B                                          GATE - COSMETIC                                                                                                                               B

                                                   VENT ONLY  (SUPPLIER DEPENDENT)                     

                      3267,21 5(7851                                                         /,*+7 (0,66,21                                                                                                    Figure 27. Outline drawing (page 1/2)

                                $3(5785(                                                               $3(5785(

DocID026171 Rev 6  C                                                                                                                                                                                        C

                   D                                                                                                                                                                    D
                                         
                                                                                                                                                               SEE SHEET 2
                                                                                                                                                                                        E

                                                                                                                     

                                                                                                                    AREA RESERVED FOR
                                                                                                                              PART MARKING
                   E

                      127(6                                   $5( 72 %( 86('
                     
                       ',0(16,216 0$5.(' 7+86

                            $6 ,163(&7,21 ',0(16,216

                      Tolerances, unless otherwise stated     Interpret drawing per BS8888,  Material
                                                              3RD Angle Projection
                      Linear                                                                  -                                   Drawn        All dimensions                                     Scale
                                                                                                                                                               Do Not Scale
                   F 0 Place Decimals 0 0.05                                                                                     DAVID MCARDLE in mm                                                25:1   F                                                          VL6180X
                       1 Place Decimals 0.0 0.05
                                                                                                                                  Date      STMicroelectronics
                      2 Place Decimals 0.00 0.05

                      Angular              0.25 degrees                                     Finish -                             14 DEC 12 Imaging Division

                      Diameter             +0.05                                                                                  Part No.  TitleMVOLD61UV8L0LEB6OA1UB8TY0LBIXENAERDCRUATW1IN.0G  Sheet

                      Position  0.10                                                                                              8432884                                                          1 OF  2

                      Surface Finish 1.6 microns

                                1                          2     3                                                  6                       7                                  8
                                                                                                                                                                                                                                                                         VL6180X

                                1                          2           3                                 4                                                    5  6            7                   8

                                                                                                                                                                                                  REV B1

                                                                          
                                                                             ,1  326
                   A                                          ,1  326                                                                                                                                                      A

                                                                                                      

                   B                                                                         PIN INDICATOR                                                                                                                 B

DocID026171 Rev 6                                                                                                                                                                                                                 Figure 28. Outline drawing (page 2/2)

                                                                                                      

                                                                                                        

                   C                                                                                                                                                                                                       C

                                         TOLERANCE 0.03 APPLIES                                                                                                         
                                                     UNLESS OTHERWISE STATED                                                                                        ,1  326

                   D &211(&7,21 7$%/(                                                                                                  PROXIMITY SENSOR                                                                     D
                                                                                                                                                      ALS CONE                        PROXIMITY SENSOR
                      3$' 1R )81&7,21                                                                                                                                                 ILLUMINATION CONE
                                                                                                         PROXIMITY SENSOR
                                   *3,2                                                                               VIEW CONE
                                                                                                                     
                                      1&                                                                                                                    
                                                                                                                &21( $3(;
                                      1&

                                   *3,2                                                                                                                                                         
                                                                                                                                                                                          &21( $3(;
                                      6&/
                                                                                                                                                                                                                               E
                                      6'$
                                                                                                                                                                                         )8// )29
                   E                  1&                                                                                                                                    $0%,(17 75$160,66,21

                       $9''B9&6(/

                       $966B9&6(/

                                   $9''                                                                                                                                                                                                                                  Outline drawing

                                      1&

                                      *1'

                      Tolerances, unless otherwise stated     Interpret drawing per BS8888,  Material
                                                              3RD Angle Projection
                      Linear                                                                  -                                                                     Drawn        All dimensions                  Scale
                                                                                                                                                                                                 Do Not Scale
                   F 0 Place Decimals 0 0.05                                                                                                                       DAVID MCARDLE in mm                             25:1   F
                       1 Place Decimals 0.0 0.05
                                                                                                                                                                    Date      STMicroelectronics
                      2 Place Decimals 0.00 0.05

                      Angular            0.25 degrees                                       Finish -                                                               14 DEC 12 Imaging Division

    71/79             Diameter           +0.05                                                                                                                      Part No.  Title                              Sheet

78                    Position  0.10                                                                                                                                8432884       VL61V80LB6A1B8Y0BEXAR CUT 1.0   2 OF  2

                      Surface Finish 1.6 microns                                                                                                                                  MODULE OUTLINE DRAWING

                                1                          2           3                                                                                         6            7                   8
Laser safety considerations                     VL6180X

8      Laser safety considerations

       The VL6180X contains a laser emitter and corresponding drive circuitry. The laser output is
       designed to remain within Class 1 laser safety limits under all reasonably foreseeable
       conditions including single faults in compliance with IEC 60825-1:2007. The laser output will
       remain within Class 1 limits as long as the STMicroelectronics recommended device
       settings are used and the operating conditions specified in this datasheet are respected.
       The laser output power must not be increased by any means and no optics should be used
       with the intention of focusing the laser beam.

                                         Figure 29. Class 1 laser product label

8.1    Compliance

       Complies with 21 CFR 1040.10 and 1040.11 except for deviations pursuant to Laser Notice
       No.50, dated June 24, 2007.

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VL6180X                                                                   Ordering information

9        Ordering information

         VL6180X is currently available in the following format. More detailed information is available
         on request.

            Order code      Table 26. Delivery format
         VL6180XV0NR/1                                       Description

                        Tape and reel (5000 units in a reel)

9.1      Traceability and identification

         Latest ROM revision can be identified as follows:
         0x002 IDENTIFICATION__MODEL_REV_MINOR = 3

         The minimum information required for traceability is the content of the following registers:
         0x006 - IDENTIFICATION__DATE_HI
         0x007 - IDENTIFICATION__DATE_LO
         0x008 - IDENTIFICATION__TIME (16-bit)
         0x00A - IDENTIFICATION__CODE
         With this information, the module can be uniquely identified.
         Preferably, all the IDENTIFICATION register contents should be provided for traceability.

9.2      Part marking

         Devices are marked on the underside as shown below. 1st line is the product ID. 2nd line is
         the manufacturing info. (circled in green), where the 1st four letters are the lot ID and the
         last 3 digits are the year + week number. Here: 338 is 2013 wk38. The final letter, circled in
         red, is the ROM revision (`D').

                        Figure 30. Part marking

                                           D

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9.3              Packaging

                 The Root part number 1 is available in tape and reel packaging as shown in Figure 31.

                                          Figure 31. Tape and reel packaging

                                          1.55+- 0.1 (Do)             4.0 (Po)

0.30 +-0.05 (T)                                       B                          2.0 (P2)

                 5  5.10 (Bo)       A            A

                                          12.0 -+0.3 (W)
                                               5.5 -+0.05 (F)

                                                                                                                                                                                                                   1.75 (E)

                          1.20 (Ko)            B                                 8.0 (P1)                                1.6+- 0.05 (D1)
       SECTION B-B                               3.10 (Ao)

                                     SECTION A-A                      USER FEED
                                                                      DIRECTION

                     Ao +- 0.1 Bo +- 0.1 Ko+-0.1 E +-0.1 F+- 0.05 Po +- 0.1 P1+- 0.1 P2 +-0.1 Do+- 0.1 T+- 0.05 W+- 0.3

                     3.10 5.10 1.20 1.75  5.5     4.0       8.0  2.0  1.55 0.30 12.0

9.3.1            Package labeling

                 The labeling on the packing carton is shown in Figure 32. The latest ROM revision is
                 indicated alongside the order code (shaded green) and also after the product marking
                 (shaded pink).

                                                          Figure 32. Package labeling

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VL6180X                                                            Ordering information

9.4      Storage

         The Root part number 1 is a MSL 3 package.

                  Level   Table 27. Storage conditions
                     3                    Floor Life (out of bag) at Factory
                                                Ambient <30oC/60% RH

                            1 Week

         After this limit, dry bake to be done; 3 hours at 125oC.

9.5      ROHS compliance

         The Root part number 1 is Ecopack2 compliant as per ST definition.

         Devices which are ROHS compliant even with use of ROHS exemption(s) and free of
         Halogenated flame retardant are named ECOPACK2 devices with the following definition:
          ROHS compliant even with use of ROHS exemption(s)
          500 ppm maximum of Antimony as oxide or organic compound in each organic assy

               Materials (glue, substrate, mod compounds, housing...). Antimony in ceramic parts, in
               glass and in solder alloy is not restricted.
          900 ppm maximum Bromine + Chlorine in each organic ass materials (glue, substrate,
               mold compounds, housing...)

         These values are referring to maximum total content not to extractable ions content.
         Purchasing specification of assembly materials can impose lower values for technical
         reasons.

         ECOPACK2 devices are of course fully compliant to ST banned and declarable substances
         specification and for example cannot contain red Phosphorus flame retardant.

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ECOPACK                               VL6180X

10        ECOPACK

          In order to meet environmental requirements, ST offers these devices in different grades of
          ECOPACK packages, depending on their level of environmental compliance. ECOPACK

          specifications, grade definitions and product status are available at: www.st.com.
          ECOPACK is an ST trademark.

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VL6180X                                                                Revision history

11 Revision history

                  Table 28. Document revision history

     Date    Revision                           Changes
23-Sep-2013
30-Jan-2014  1         Initial release.

02-Apr-2014            General update for latest ROM revision:
  09-Apr-14
15-May-14             Section 1.1: Technical specification updated
28-May-14
                       Section 1.4: Application schematic updated

                       Section 1.5: Recommended solder pad dimensions updated

                       Notes added to Figure 5.: Recommended reflow profile

                       Section 2.13: Ambient light sensor (ALS) updated.

             1.1       Section 3.1: Absolute maximum ratings added

                       Section 3.2: Normal operating conditions extended

                       Section 4: Performance specification added

                       Revised outline drawing added to Section 7: Outline drawing

                       Class 1 laser product label added to Section 7: Outline drawing

                       Section 9: Ordering information added information relating to

                       device marking and package labeling

                       Updates to the following sections:

                       Section 1.5: Recommended solder pad dimensions

                       Section 3.2: Normal operating conditions

                       Section 3.4: Electrical characteristics

             1.2       Section 4.1: Proximity ranging (0 to 100mm)
                       Added Section 4.2: ALS performance

                       Corrected error codes in.Section 6.2.38: RESULT__ALS_STATUS

                       Updated Section 6.2.20:

                       SYSRANGE__MAX_CONVERGENCE_TIME

                       Product code changed to VL6180X

                         Add documentation reference number (026171)
             2

                         Update Disclaimer

                       ALS linearity spec updated in Section 4.2: ALS performance

                       Updated some detail in Table 1.: Technical specification

                       Added comment to Section 1.3: Device pinout stating that pins

             3         labeled `no connect' can optionally be connected to ground
                       Added test condition to Section 3.3: Current consumption

                       Errata corrections in 6.2.8, 6.2.35 and 6.2.54

                       Section 7: Outline drawing updated (no dimensional changes)

                       Dry bake conditions updated in Section 9.4: Storage

             4         Added Section 8.1: Compliance

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Revision history                                                              VL6180X

                    Table 28. Document revision history (continued)

            Date    Revision                     Changes
        16-Jun-14
                              Re-write of Section 2: Functional description.
       20-Aug-2014
                              Section 6: Device registers: Added introduction and minor

                    5         corrections

                              Section 7: Outline drawing updated to Rev B1. Supplier dependent

                              gate mark added.

                              Updates:

                              Section 2.8.3: Signal-to-noise ratio (SNR): Clarified SNR
                              calculation.

                    6         Section 6: Device registers: Corrected a clarified some register

                              descriptions.

                              Typical ranging performance graph updated.

                              Delivery & manufacturing info updated.

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VL6180X

                                                        IMPORTANT NOTICE PLEASE READ CAREFULLY

STMicroelectronics NV and its subsidiaries ("ST") reserve the right to make changes, corrections, enhancements, modifications, and
improvements to ST products and/or to this document at any time without notice. Purchasers should obtain the latest relevant information on
ST products before placing orders. ST products are sold pursuant to ST's terms and conditions of sale in place at the time of order
acknowledgement.

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No license, express or implied, to any intellectual property right is granted by ST herein.

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ST and the ST logo are trademarks of ST. All other product or service names are the property of their respective owners.

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         DocID026171 Rev 6  79/79

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