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[讨论] DFRobot C4002 毫米波人体存在模块试用测评

DFRobotC4002 毫米波人体存在模块试用测评

作者：罗大信

一、模块概要介绍

DFRobot C4002（产品型号: SEN0691）是一款基于 24GHz FMCW（调频连续波）技术的毫米波人体存在检测传感器模块，专为智能家居场景中需要静态人体感知的应用的一种传感器。

与传统的 PIR（被动红外）传感器只能检测大幅运动人体不同，C4002 突破了这一局限——它能够在 10×10 米的有效检测范围内，同步侦测运动人体与静止（微动）人体，甚至可以捕捉到人体呼吸、心跳等引起的大于 0.1 毫米的微动位移。这意味着即使用户安静地坐在沙发上看书、伏案工作或进入睡眠状态，模块依然能稳定感知到人体的存在。

模块体积小巧，仅为 22mm × 26mm，正面印有 DFRobot 品牌标识和一收一发两个雷达天线阵列，背面则印有 "C4002:mmWave Motion & Static Presence" 字样，整体采用黑色 PCB 设计，做工精致。

二、主要技术特征

2.1 核心参数

参数项	规格
核心技术	24GHz FMCW 毫米波雷达
工作电压	DC 3.6V ~ 5.5V
检测能力	运动人体、静止/微动人体
最大检测距离	运动：11米；静止/微动：10米
探测角度	120° × 120°
工作频率	24GHz ~ 24.25GHz
环境光检测	0 ~ 50 lux
工作温度	-20℃ ~ 85℃
产品尺寸	22mm × 26mm
通信接口	UART 串口 + OUT 电平输出
默认波特率	115200 bps

2.2 功能特点

1. 全状态人体检测

支持三种目标状态输出：无目标（eNoTarget）、静态存在（ePresence）、运动目标（eMotion）

静态检测可捕捉呼吸、心跳等微幅振动，真正实现"人在就检测得到"

2. 多维度数据输出

通过 UART 串口可获取丰富的检测数据，包括：

目标距离（米）

信号能量值

运动速度（m/s）

运动方向（靠近/远离/无方向）

环境光强度（lux）

3. 智能抗干扰

内置环境底噪采集与自适应滤波算法

可自动学习并过滤窗帘摆动、空调气流、绿植摇晃等常见环境干扰

大幅降低误报率，保证系统长期稳定运行

4. 灵活可配置

探测范围可调（0~1100cm），支持分区检测

两种距离分辨率模式：80cm（最多15个距离门，最远11.6米）和 20cm（最多25个距离门，最远4.9米）

目标消失延迟时间可配置（0~65535秒）

数据上报周期可配置（单位0.1秒）

OUT 引脚输出模式可配置（存在/运动/静止状态）

5. 开发生态完善

完美兼容 Arduino、ESP32、ESP8266、树莓派等主流开源硬件平台

提供官方 DFRobot_C4002 库，API 简洁易用

支持 Home Assistant 智能家居系统集成

三、ESP32-S3 开发板连接开发

3.1 硬件准备

DFRobotC4002 毫米波人体存在模块 × 1

ESP32-S3开发板 × 1

杜邦线若干

USB 数据线（用于供电和烧录程序）

3.2 接线方式

C4002 模块与ESP32-S3 开发板通过 UART 串口进行通信，接线如下：

C4002 引脚	ESP32-S3 引脚	说明
VIN	5V / 3.3V	电源输入，支持 3.6~5.5V
GND	GND	共地，必须连接
RX	GPIO 6 (D6)	传感器串口接收 → ESP32 串口发送
TX	GPIO 5 (D5)	传感器串口发送 → ESP32 串口接收
OUT	可选 GPIO	电平输出引脚，可直接用于简单触发

注意串口通信是交叉连接的——传感器的 TX 接开发板的 RX，传感器的 RX接开发板的 TX。

3.3 软件环境搭建

1. 安装 Arduino IDE：从官网下载并安装最新版 Arduino IDE

2. 安装 ESP32 开发板支持包：

- 打开 Arduino IDE → 文件 → 首选项

- 在"附加开发板管理器网址"中添加 ESP32 包地址

- 打开工具 → 开发板 → 开发板管理器，搜索"ESP32" 并安装

3. 安装 DFRobot_C4002 库：

- 打开工具 → 管理库

- 搜索 "DFRobot_C4002"

- 点击安装（当前版本 1.0.0）

四、引脚定义与初始化

4.1 模块引脚详解

引脚序号	名称	功能描述
1	VIN	电源正极输入，电压范围 DC 3.6V ~ 5.5V
2	GND	电源地，需与主控板共地
3	RX	串口接收端，接主控板的 TX 引脚
4	TX	串口发送端，接主控板的 RX 引脚
5	OUT	可配置电平输出引脚，用于简单触发应用

模块正面还有两个状态指示灯：

RUN 灯：运行指示灯，模块正常工作时常亮

OUT 灯：输出指示灯，检测到目标时点亮

4.2 初始化代码解析

在 Arduino 中使用 C4002 模块，首先需要引入库并创建传感器对象：

#include"DFRobot_C4002.h"

// ESP32 平台使用硬件串口 Serial1

// 参数说明：&Serial1 - 使用硬件串口1

// 115200 - 波特率

// D6 - 传感器 RX 引脚（ESP32 的 TX）

// D5 - 传感器 TX 引脚（ESP32 的 RX）

DFRobot_C4002c4002(&Serial1, 115200, D6, D5);

在 setup() 函数中进行初始化：

void setup() {

Serial.begin(115200); // 调试串口

// 初始化传感器，直到成功

while (c4002.begin() != true) {

Serial.println("C4002 beginfailed!");

delay(1000);

}

Serial.println("C4002 beginsuccess!");

delay(50);

}

4.3 常用配置参数

初始化成功后，通常需要配置以下参数：

// 1. 关闭运行指示灯（可选，减少光污染）

c4002.setRunLedState(eLedOff);

// 2. 关闭输出指示灯（可选）

c4002.setOutLedState(eLedOff);

// 3. 设置距离分辨率模式

// eResolution80Cm: 80cm分辨率，最多15个距离门，最远11.6米

// eResolution20Cm: 20cm分辨率，最多25个距离门，最远4.9米

c4002.setResolutionMode(eResolution80Cm);

// 4. 设置检测范围（单位：cm）

uint16_t closeRange = 0; // 近距离边界

uint16_t farRange = 1100; // 远距离边界

c4002.setDetectRange(closeRange, farRange);

// 5. 设置光照阈值（0~50 lux），设为0表示不触发光照逻辑

c4002.setLightThresh(0);

// 6. 配置距离门（启用所有距离门）

uint8_t gateState[15] = {

C4002_ENABLE, C4002_ENABLE, C4002_ENABLE,C4002_ENABLE, C4002_ENABLE,

C4002_ENABLE, C4002_ENABLE, C4002_ENABLE,C4002_ENABLE, C4002_ENABLE

};

c4002.configureGate(eMotionDistGate,gateState); // 运动距离门

c4002.configureGate(ePresenceDistGate, gateState); // 存在距离门

// 7. 设置目标消失延迟时间（单位：秒）

// 防止短暂信号丢失导致设备频繁开关

c4002.setTargetDisappearDelay(1);

// 8. 设置数据上报周期（单位：0.1秒）

// 10 = 1秒上报一次数据

c4002.setReportPeriod(10);

五、Arduino 测试程序开发

5.1 基础测试：获取所有检测结果

以下是一个完整的测试程序，用于读取 C4002 的所有检测数据并通过串口输出：

#include"DFRobot_C4002.h"

// ESP32-S3 配置

DFRobot_C4002c4002(&Serial1, 115200, D6, D5);

void setup() {

Serial.begin(115200);

// 初始化传感器

while (c4002.begin() != true) {

Serial.println("C4002 beginfailed!");

delay(1000);

}

Serial.println("C4002 beginsuccess!");

delay(50);

// 配置传感器参数

c4002.setResolutionMode(eResolution80Cm);

delay(50);

c4002.setDetectRange(0, 1100); // 0~11米

delay(50);

c4002.setLightThresh(0);

delay(50);

// 启用所有距离门

uint8_t gateState[15];

for (int i = 0; i < 15; i++) gateState= C4002_ENABLE;

c4002.configureGate(eMotionDistGate,gateState);

delay(50);

c4002.configureGate(ePresenceDistGate,gateState);

delay(50);

c4002.setTargetDisappearDelay(1); // 消失延迟1秒

delay(50);

c4002.setReportPeriod(10); // 1秒上报一次

Serial.println("Setup complete! Waitingfor detection...");

}

void loop() {

// 获取传感器检测结果

sRetResult_t retResult = c4002.getNoteInfo();

// 只有返回类型为 eResult 时表示有有效数据

if (retResult.noteType == eResult) {

Serial.println("======= 检测结果 =======");

// 1. 环境光强度

float light = c4002.getLightIntensity();

Serial.print("环境光: ");

Serial.print(light);

Serial.println(" lux");

// 2. 目标状态

eTargetState_t targetState =c4002.getTargetState();

Serial.print("目标状态: ");

if (targetState == eNoTarget) {

Serial.println("无目标");

} else if (targetState == ePresence) {

Serial.println("静态存在");

} else if (targetState == eMotion) {

Serial.println("运动目标");

}

// 3. 静态存在目标信息

sPresenceTarget_t presenceTarget =c4002.getPresenceTargetInfo();

Serial.print("存在距离: ");

Serial.print(presenceTarget.distance);

Serial.println(" m");

Serial.print("存在能量: ");

Serial.println(presenceTarget.energy);

// 4. 运动目标信息

sMotionTarget_t motionTarget =c4002.getMotionTargetInfo();

Serial.print("运动距离: ");

Serial.print(motionTarget.distance);

Serial.println(" m");

Serial.print("运动能量: ");

Serial.println(motionTarget.energy);

Serial.print("运动速度: ");

Serial.print(motionTarget.speed);

Serial.println(" m/s");

Serial.print("运动方向: ");

if (motionTarget.direction == eAway) {

Serial.println("远离");

} else if (motionTarget.direction ==eNoDirection) {

Serial.println("无方向");

} else if (motionTarget.direction ==eApproaching) {

Serial.println("靠近");

}

Serial.println("========================");

}

delay(50);

}

5.2 实战应用：人体感应灯

以下是一个实用的示例——当检测到有人时点亮 LED 灯，人离开后自动熄灭：

#include"DFRobot_C4002.h"

#define LED_PIN4 // LED 控制引脚

DFRobot_C4002c4002(&Serial1, 115200, D6, D5);

void setup() {

Serial.begin(115200);

pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

digitalWrite(LED_PIN, LOW); // 初始熄灭

// 初始化传感器

while (c4002.begin() != true) {

Serial.println("C4002 beginfailed!");

delay(1000);

}

Serial.println("C4002 beginsuccess!");

// 配置参数

c4002.setResolutionMode(eResolution80Cm);

c4002.setDetectRange(0, 500); // 检测范围 0~5米

c4002.setTargetDisappearDelay(5); // 人走后5秒关灯

c4002.setReportPeriod(5); // 0.5秒上报一次

Serial.println("人体感应灯已启动！");

}

void loop() {

sRetResult_t retResult = c4002.getNoteInfo();

if (retResult.noteType == eResult) {

eTargetState_t targetState =c4002.getTargetState();

if (targetState == eNoTarget) {

digitalWrite(LED_PIN, LOW); // 无人 → 关灯

} else {

digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 有人 → 开灯

}

delay(50);

}

5.3 烧录与测试步骤

1. 选择开发板：工具 → 开发板 →ESP32 Arduino → 选择对应的 ESP32-S3 型号

2. 选择端口：工具 → 端口 → 选择开发板对应的 COM 口

3. 上传程序：点击 Arduino IDE 右上角的"上传"按钮（→）

4. 打开串口监视器：工具 → 串口监视器，波特率设置为 115200

5. 观察输出：

- 正常情况下会看到 "C4002 begin success!"

- 当有人在检测范围内时，目标状态会变为"运动目标"或"静态存在"

- 人离开后，经过设定的延迟时间，状态变为"无目标"

5.4 调试技巧

首次使用建议：先运行官方的 getAllResults.ino 示例，确认模块正常工作

检测距离不够：检查是否被金属物体遮挡，调整安装角度

误报频繁：执行环境底噪校准，或适当提高检测灵敏度阈值

漏检静态目标：确保模块安装位置正确，人体在 120° 探测角度范围内

串口无输出：检查 TX/RX 是否接反，确认波特率是否为 115200

六、测试试用总结
DFRobot C4002 毫米波人体存在模块是一款性价比很高的 24GHz 毫米波雷达传感器，它彻底解决了传统 PIR 传感器无法检测静止人体的痛点。
它的主要特点有能真正的"人体存在"检测，静止不动也能检测到，探测范围广（10米×10米，120°视角）。数据维度丰富，支持距离、速度、方向等多参数输出，官方库完善，Arduino 开发上手简单，抗干扰能力强，误报率低，体积小巧，易于集成
它的不足之处，或者说期待有的功能，作为毫米波雷达，只支持静态存在检测实在没有发挥出毫米波雷达的优势。应该增加支持，人员位置角度，运动速度，甚至人体姿态等信息的感应，当然这不是一收一发的毫米波雷达能实现的，但公国增加收发天线和设计，这是能够实现的。
总之，对于这么一款传感器，智能照明（人来灯亮、人走灯灭），安防监控（闯入检测、滞留检测），健康看护（老人久坐、异常静止监测）等场景是很好的解决方案。它在对于想要打造真正"无感智能"家居系统的开发者来说，C4002 是一款值得入手的核心传感器——它不仅价格亲民，而且功能强大、开发友好，能够快速实现从原型到产品的验证。