# TFA300 系列 用户手册

## TFA300 系列用户手册

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## 前言

本用户手册包含 TFA300 系列激光雷达的介绍、使用和维护等内容。正式使用前请仔细阅读本手册，使用过程请严格按照手册所述步骤执行，以避免产品损坏、财产损失、人身损害或/和违反产品保修条款。

如在使用过程中遇到无法解决的问题，请联系北醒工作人员协助解决。

联系方式官网地址：www.benewake.com 联系电话：400-880-9610 咨询技术问题，请联系：support@benewake.com 咨询销售事宜或索取介绍资料，请联系：bw@benewake.com

公司总部地址北醒（北京）光子科技有限公司北京市海淀区上地街道海国嘉业科技园 3 层

版权声明本文档版权归©北醒所有，未经北醒的官方书面许可，请勿对本文档内容进行修改、删减或翻译。

免责声明 TFA300 系列产品不断改进中，其规格参数会发生迭代变化，请以官网最新版本为准。

## 1. 激光安全信息

激光雷达包含红外不可见激光点。红外激光：波长 905 nm； 根据 IEC 60825-1:2014; EN 60825-1:2014+A11:2021，该激光产品满足激光级别 1。

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![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 4 页图示 2](https://ai.benewake.com/uploads/images/157fb5bd-3502-403b-8a86-70be07effe60.png)

## 2. 安装与维护

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 4 页图示 3](https://ai.benewake.com/uploads/images/94990daa-f6ca-49c7-ac4c-31a68531074a.png)

本产品是为外露镜头安装而设计和校准的，如果需要在镜头前添加保护窗，则需要确保使用 905 nm 波长高透射率和有抗反射涂层的材料。

避免检测现场存在烟雾和雾气。

避免冷凝。

避免直接接触湿气和水。

请勿使用粗糙的织物或脏毛巾或腐蚀性产品来清洁激光镜片。

请勿使用高于规格要求的最大电源电压为产品供电。

用压缩空气清洁激光镜片。需要时，只用柔软、干净的超细纤维布擦拭激光镜片。

确保传感器安装稳固，以防止错误读数或损坏。

只有经过培训和合格的人员才能安装、设置和维修激光雷达激光安全信息。

本章主要介绍 TFA300 系列激光雷达产品的工作原理、规格参数、结构外观和视场角度。

## 工作原理

TFA300 系列是一款基于脉冲时间飞行法测距（dToF）的传感器，发射端的激光器经过发射透镜准直发射出脉冲激光信号，经被测物体的反射，回波信号进入接收透镜，被接收端的 APD 探测器检测到。内部电路可计算发射与回波信号的时间差，根据光速即可计算被测物体与 LiDAR 之间的距离。

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 5 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/09db7854-4324-4b8f-b85d-9479fe7f6a49.png)

脉冲时间飞行法测距原理

## 规格参数

| 性能参数 | 性能参数 | 性能参数 |
| --- | --- | --- |
| 产品型号 | TFA300 | TFA300-L |
| 测量范围① | 270 m @ 90% 反射率，100 KLux 150 m @ 30% 反射率，100 KLux 90 m @ 10% 反射率，100 KLux | 290 m @ 90% 反射率，100 KLux 170 m @ 30% 反射率，100 KLux 100 m @ 10% 反射率，100 KLux |
| 盲区范围 | ≤ 0.1 m | ≤ 0.1 m |
| 测距精度② | ± 10 cm (< 10 m)，1% (≥ 10 m) | ± 10 cm (< 10 m)，1% (≥ 10 m) |
| 重复精度② | ＜ 3 cm @ 1σ | ＜ 3 cm @ 1σ |
| 距离分辨率 | 1 cm | 1 cm |
| 帧率 | 最高 10, 000 Hz（1 ~ 10, 000 Hz 可配置，默认 50 Hz） | 最高 10, 000 Hz（1 ~ 10, 000 Hz 可配置，默认 50 Hz） |
| 抗环境光 | 100 KLux | 100 KLux |
| 光学性能 | 光学性能 | 光学性能 |
| 光源 | EEL | EEL |
| 中心波长 | 905 nm | 905 nm |

| 视场角 | ＜ 0.5° | ＜ 0.5° |
| --- | --- | --- |
| 激光等级 | Class1 (IEC 60825-1:2014; EN 60825-1:2014+A11:2021) | Class1 (IEC 60825-1:2014; EN 60825-1:2014+A11:2021) |
| 机械电气参数 | 机械电气参数 | 机械电气参数 |
| 平均功耗③ | ≤ 0.45 W | ≤ 0.45 W |
| 启动峰值电流③ | < 0.75 A | < 0.75 A |
| 供电电压 | DC 5 V ± 10% | DC 5 V ± 10% |
| 串口输出 | 3.3 V TTL | 3.3 V TTL |
| 连接端子 | JST GH 1.25 mm 6 PIN | JST GH 1.25 mm 6 PIN |
| 工作温度 | - 20 ℃ ~ + 60 ℃ | - 20 ℃ ~ + 60 ℃ |
| 存储温度 | - 40 ℃ ~ + 80 ℃ | - 40 ℃ ~ + 80 ℃ |
| 防护等级 | IP67 | NA |
| 典型尺寸④ | 49.4 mm x 37.0 mm x 28.6 mm | 32.0 mm x 30.2 mm x 20.2 mm |
| 典型重量④ | 34.5 g （不含尾线） | 10.5 g |
| 通信接口参数 | 通信接口参数 | 通信接口参数 |
| 通信接口 | UART 和 CAN (可通过指令切换) | UART 和 CAN (可通过指令切换) |
| 波特率 | 默认 115200 | 默认 115200 |
| 数据位 | 8 | 8 |
| 停止位 | 1 | 1 |
| 奇偶校验位 | None | None |

注： 1. 光斑全部落在目标物上时测得； 2. 100 KLux，90%反射率目标，光斑全部落在目标物上时测得； 3. 50 Hz 帧率，25℃温度下测得； 4. 重量、尺寸为典型值仅作参考，详细公差参数请咨询北醒技术人员。

## 结构外观

雷达整体外观如下：

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TFA300 系列外观示意图

TFA300 系列的视场角如下图所示，垂直视场角约为 0.1°，水平视场角约为 0.3°。

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 7 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/668d2e70-e4c5-426f-9309-48d2715b3200.png)

TFA300 系列视场角示意图 0.1°、0.3° 是理论值。由于生产加工和安装误差，实际视场角与此理论值会存在一定偏差，如果对光斑位置要求严格，建议使用红外相机确认实际光斑位置后再进行雷达安装固定。

本章主要介绍 TFA300 系列的机械安装和连接器信息。

## 机械安装

## TFA300

TFA300 具备 IP67 级防水外壳建议将 TFA300 前窗口镜直接暴露于空气中使用，请勿额外增加透明外壳遮挡窗口镜，以免由于多次反射形成串扰影响测距性能。

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 8 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/e5403925-e6f5-463a-8563-c5c44921f946.png)

该产品背部有 2 个定位孔和 2 个内嵌螺纹的 M2 安装孔，请注意孔深限制，谨防损坏外壳。

## TFA300-L

TFA300-L 为无外壳防护产品，请避免将产品直接暴露于雨雪、凝雾、潮湿、粉尘等可能对激光雷达光电结构产生影响的环境中，客户有义务根据使用场景做好必要的防护。

该产品有 4 个安装孔和 2 个定位孔可供使用，可供参考的安装方式如下图所示：

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 9 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/3de234af-ac22-4167-9d4f-4dd3e58d51db.png)

TFA300-L 不配备防护外壳和前窗口镜，收发镜头直接暴露在空气中且不具有防水防尘功能，请勿将该产品直

接暴露在雨雪、潮湿和大量灰尘的环境中。为更好的保护该产品，建议客户自行设计加装防护结构。在设计前窗口镜时请注意，建议尽可能让窗口镜和激光雷达前端外壳紧贴，不要留有过大缝隙，导致可能出现的光学串扰影响测距性能。

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 9 页图示 2](https://ai.benewake.com/uploads/images/93db8f92-f6fe-4027-8bcb-54e211872c19.png)

TFA300 系列采用中心波长为 905 nm 的激光光源，建议选择 905 nm 透过率大于 90%的材料，减少由于

激光能量的损失对测距性能带来的影响。

## 连接器

TFA300 系列产品默认配备 JST GH GHR-06V-S 线到板带有锁扣功能的连接器，可以插入飞控板的 6 PIN UART 接口。如果需要更换其他端子或连接方式，请参考以下线序进行自行设计开发。

| 线缆颜色 | 定义 |
| --- | --- |
| 蓝色 | UART_Rx |
| 棕色 | UART_Tx |
| 白色 | CAN_L |
| 绿色 | CAN_H |
| 红色 | VCC |
| 黑色 | GND |

## TFA300-L

连接器端子型号为 1.25 mm-7P，如下图所示：

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 10 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/fd754890-bd85-44d9-a742-7a893e9b01d9.png)

| 引脚序号 | 定义 |
| --- | --- |
| 1 | Rx |
| 2 | Tx |
| 3 | CAN_L |
| 4 | CAN_H |
| 5 | VCC |
| 6 | GND |
| 7 | Not used |

TFA300 系列产品支持 UART 和 CAN 双通讯接口，可以根据需要选择连接对应的线缆和端子，然后通过指令切换激活对应的协议输出。雷达默认以 UART 协议输出。

## UART 通讯

## 通信协议

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 11 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/a6e68ee0-a8c1-44a7-9b5f-1eee061a35bc.png)

UART 接口接线示意图

要连接两个设备进行 UART 通信，发射器的 TxD 应连接到接收器的 RxD，接收器的 TxD 应连接到发射器的 RxD。

TFA300 系列 UART 接口采用 UART-LVTTL 接口，输出电平为 LVTTL 电平（3.3 V），通信协议见下表： UART 通信协议详述

| 字符 | 值 |
| --- | --- |
| 波特率 | 115200 |
| 数据位 | 8 |
| 终止位 | 1 |
| 校验位 | 无 |

波特率可以设置为 9600, 14400, 19200, 38400, 56000, 57600, 115200, 128000, 230400, 256000, 460800, 500000, 512000, 600000, 750000, 921600。TFA300 系列的默认波特率为 115200。

## 数据帧

UART 接口下每个包含距离和信号强度的数据帧由 9 个字节的十六进制数组成。距离及信号强度均包含 2 字节并以小端模式排列。详见下表： 标准数据帧格式

| 数据位 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 描述 | 帧头 | 帧头 | 距离 | 距离 | 信号强度 | 信号强度 | 保留字节 | 保留字节 | 校验和 |
| 典型值 | 0x59 | 0x59 | Low byte | High byte | Low byte | High byte | 0x00 | 0x00 | Sum |

其中，“信号强度”代表激光雷达接收到的反射回来的光信号的强弱，该数值大小与被探测物的反射率和距离有关，反射率越低、距离越远，信号强度数值一般会越小。过低的信号强度可能会影响测距精准度，甚至无法达

降低，建议根据实际应用需要，设置相应的信号强度阈值，辅助判断测距数据的指令。

高帧率数据帧格式

| 数据位 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 描述 | 帧头 | 帧头 | 距离 | 距离 | 信号强度 | 信号强度 |
| 典型值 | 0x20 | 0x20 | Low byte | High byte | Low byte | High byte |

注意：使用 UART 通讯时，如果需要雷达以超过 6000 Hz 的输出帧率，请使用指令切换至 6 字节的“高帧率数据帧格式”，并将波特率设置为 921600 以保证数据传输质量。

## CAN 通讯

TFA300 系列 CAN 接口支持 DroneCAN 协议，如有需要，请参考使用自定义配置指令进行使能。

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 12 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/f8d24b8f-b2cd-436b-9630-e51bddd5db27.png)

CAN 总线接口接线

## 通信协议

TFA300 系列的 CAN 通信协议可根据客户的需求进行定制，CAN 波特率可修改，ID 可修改，帧格式可修改。

协议内容如下： TFA300 系列 CAN 接口通信协议

| 项目 | 值 |
| --- | --- |
| 波特率 | 1 M |
| 接收 ID | 标准帧 0x3，扩展帧 0x3 |
| 发送 ID | 0x3 |
| 帧格式 | 发送帧默认为标准帧；接收帧支持标准帧和扩展帧 |

CAN 接口波特率设置仅支持常用波特率：1000kps、500kps、250kps 、125kps、100kps、50kps、20kps。

如果设置其他值，TFA300 系列会将其设置为 1000kps。

## 数据帧

CAN 版本的 TFA300 系列数据格式如下表所示，数据均为十六进制数，每帧数据共计六字节，数据包含实测距离信息及信号强度；其他位为保留位。

TFA300 系列 CAN 通信数据帧格式

| 数据位 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 描述 | 距离 | 距离 | 信号强度 | 信号强度 | / | / |
| 典型值 | DIST_L | DIST_H | Strength_L | Strength_H | 保留 | 保留 |

其中，“信号强度”代表激光雷达接收到的反射回来的光信号的强弱，该数值大小与被探测物的反射率和距离有关，反射率越低、距离越远，信号强度数值一般会越小。过低的信号强度可能会影响测距精准度，甚至无法达到测距要求的信噪比，表现出输出“超量程值”的现象。一般“信号强度”低于 40 时，测距数据可信度大大降低，建议根据实际应用需要，设置相应的信号强度阈值，辅助判断测距数据的指令。

注意：使用 CAN 通讯时，如果需要雷达以超过 6000 Hz 的输出帧率，请将波特率设置为 1 M 以保证数据传输质量。

## CAN 组网

CAN 总线网络主要挂在 CAN_H 和 CAN_L，各个节点通过这两条线实现信号的串行差分传输，为了避免信号的反射和干扰，还需要在 CAN_H 和 CAN_L 之间接上 120 欧姆的终端电阻，TFA300 系列产品内置 120 欧姆终端电阻，默认为不使能，可以通过指令将位于组网两端的产品内置终端电阻使能，从而不必额外外接终端电阻。

![TFA300 系列 用户手册 — 原文第 13 页图示 1](https://ai.benewake.com/uploads/images/a75c6010-b6c5-4b8d-9e8a-a18196ee79a0.png)

TFA300 系列 CAN 组网

## 自定义配置指令

## 协议描述

为了满足不同客户的需要，TFA300 系列支持工作参数自行设置。如数据格式、帧率等常用参数可以通过发送指令来改变。请根据本使用说明手册要求配置产品，请勿发送未声明的指令。

TFA300 系列指令协议格式

| 数据位 | 定义 | 描述 |
| --- | --- | --- |
| Byte 0 | Header | 固定为 0x5A |
| Byte 1 | Len | 整个指令帧的长度 (单位：Byte) |
| Byte 2 | ID | 标识每个指令的功能 |
| Byte 3~Byte N-2 | Payload | 参数，在不同指令中有不同的含义和长度 |
| Byte N-1 | Check sum | Len-1 字节数据的低 8 位 |

## 常用配置指令

| 描述 | 下行 | 上行 | 说明 | 默认值 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 设置工作频率 | 5A 06 03 LL HH SU | 原指令 | LL：帧率低八位 HH：帧率高八位 | 50 Hz |
| 配置传输类型协议 | UART: 5A 05 45 01 A5 CAN: 5A 05 45 02 A6 | 5A 05 45 00 A4 | 保存设置，重启生效 | UART |
| 设置串口波特率 | 5A 08 06 H1 H2 H3 H4 SU | 与上行相同 |  | 115200 |
| 设置 6 字节输出格式 | 5A 05 05 20 84 | 5A 05 05 20 84 |  |  |
| 设置 9 字节输出格式 | 5A 05 05 01 65 | 5A 05 05 01 65 |  |  |
| CAN 发送 ID 配置 | 5A 08 50 H1 H2 H3 H4 SU | 5A 05 50 00 AF | ID= (H4<<24)+(H3<<16)+(H2<< 8)+H1 CAN 接口下生效 | 0x03 |
| CAN 接收 ID 配置 | 5A 08 51 H1 H2 H3 H4 SU | 5A 05 51 00 B0 | ID= (H4<<24)+(H3<<16)+(H2<< 8)+H1 CAN 接口下生效 | 0x03 |
| CAN 波特率 | 5A 08 52 H1 H2 H3 H4 SU | 5A 05 52 00 B1 | Baud rate= (H4<<24)+(H3<<16)+(H2<<8)+H1 | 1M |
| CAN 帧类型设置 | 标准帧: 5A 05 5D 00 BC 扩展帧: 5A 05 5D 01 BD | 5A 05 5D 00 BC |  | 标准帧 |
| CAN 扩展帧发送 ID 配置 | 5A 08 93 H1 H2 H3 H4 SU | 5A 05 93 00 F2 | ID=(H4<<24)+(H3<<16)+(H2<< 8)+H1 CAN 接口下生效 | 0x03 |
| CAN 扩展帧接收 ID 配置 | 5A 08 94 H1 H2 H3 H4 SU | 5A 05 94 00 F3 | ID=(H4<<24)+(H3<<16)+(H2<< 8)+H1 CAN 接口下生效 | 0x03 |
| 设置 CAN 终端电阻开关 | ON: 5A 05 91 01 F1 OFF: 5A 05 91 00 F0 | 5A 05 91 00 F0 |  | 关 |
| DroneCAN 模式开关 | ON: 5A 05 84 00 E3 OFF: 5A 05 84 01 E4 | 5A 05 84 00 E3 |  | 关 |

| DroneCAN NODE ID 配置 | 5A 05 95 NUM SU | 5A 05 95 00 F4 | 范围：1 ~ 127 (0x01 ~ 0x7F) | 0x0D |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 超量程的输出值 | 5A 06 4F LL HH SU | 5A 05 4F 00 AE | 超量程值= (HH << 8) + LL，单位 cm | 30000 |
| 偏移校准 offset | 5A 06 69 LL HH SU | 5A 05 69 00 C8 | offset = (HH<<8) + LL，单位 cm | 0 |
| 设置是否输出使能 | ON: 5A 05 07 01 67 OFF: 5A 05 07 00 66 | 原指令 |  | ON |
| 单次触发指令 | 5A 04 04 62 | 无 | 输出使能 OFF 之后生效 |  |
| 保存当前设置 | 5A 04 11 6F | 5A 05 11 00 70 |  |  |
| 恢复出厂设置 | 5A 04 10 6E | 5A 05 10 01 70 |  |  |

注意：使用配置指令变更产品一个或多个参数后，请发送“保存当前设置”指令将变更的参数写入产品，否则重新上电之后参数将恢复至上次保存的值。

## 指令编辑

指令通道用于读取和更新一组选定的设备参数。 本节从一般的角度描述命令通道。命令通道可通过所有设备接口使用。根据每个接口提供的可能性，会有所不同。关于每个接口的章节描述了不同之处。通过指令将特定参数写入 TFA300 系列，请参照如下步骤生成相关命令： 1. 确认 ID 和指令长度 2. 将需要修改的参数转换为十六进制 3. 以小端方式将十六进制参数填入指令对应位置 4. 计算指令校验和（除尾帧外所有帧之和），取低八位之和填入指令最末位字节例如，将波特率改为 460800。首先，从指令协议列表中找到指令 ID 和长度。其次，把 460800 转换成十六进制，也就是 0x00 07 08 00。然后，将十六进制参数填入指令，如 5A 08 06 00 08 07 00 SUM。最后，计算指令的前 7 位字节之和，将和的低 8 位填入指令的最后一个字节，即 5A 08 06 00 08 07 00 77。