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TF-NOVA 用户手册

TF-NOVA 用户手册,含原始资料中的参数、图示与说明。

TF-NOVA 用户手册

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 1 页图示 1

前言

本用户手册包含 TF-NOVA 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

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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

TF-NOVA 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。

5.4.10 恢复出厂设置 ID_RESTORE_DEFAULT=0x10 ............................................ 17 5.4.11 保存用户设置 ID_SAVE_SETTINGS=0x11 ...................................................18 5.4.12 设置测距范围 ID_DIST_RANGE=0x3A ........................................................ 18 5.4.13 设置开关量输出模式 ID_ON_OFF_MODE=0x3B ........................................ 19 附录 IIC 寄存器列表 ......................................................................................................................... 21

1 激光安全信息

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 5 页图示 1

激光雷达包含红外和可见激光点。红外激光:波长 905nm;

根据 IEC 60825-1:2014 / EN 60825-1:2014+A11:2021,该激光产品满足激光级别 1。

注意!

如使用此处所列以外的操作设备或校准设备或采取其他操作方式,可能带来辐射危险。

2 安装与维护

注意!

该产品被归类为 1 类激光产品。当测距功能被激活时,激光雷达模块的激光发射器可能会发出激光辐射,因此激光雷达不应瞄准人类和动物,以确保安全。

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 905nm 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。

3 产品概述

本章主要介绍 TF-NOVA 的工作原理、规格参数、结构外观和视场角度。

3.1 工作原理

TF-NOVA 是一款基于脉冲时间飞行法测距(PToF)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。

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 6 页图示 1

图 1 脉冲时间飞行法测距原理

3.2 规格参数

表 1 主要参数

性能参数
测量范围① ≥14m @90%反射率,0Klux
≥13m @10%反射率,0Klux
≥7m @90%反射率,100Klux
≥4m @10%反射率,100KluxTF-NOVA 用户手册 — 原文第 7 页图示 1
盲区② ≤ 0.1m
准确度② ± 5cm @ 0.1-4m
精度② < 1cm (1 sigma) @ 0.1-4m
距离分辨率 1cm
帧率 默认 100Hz,1-900Hz 可定制
光学性能
光源 VCSEL
中心波长 905nm
激光发射视场角③ 典型值 14°×1°
激光安全等级 Class 1 Eye-safe [EN60825]
机械电气参数
平均功耗④ < 500mW
启动峰值电流④ < 850mA
启动时间 < 1s
供电电压 DC 5±5%V
工作温度 -25℃ ~ +70℃
存储温度 -30℃ ~ +80℃
尺寸 典型值:26.5x 21.05 x 12.0mm³
重量 < 5g
硬件接口 1.25mm-5Pin
防护等级 N.A.
前窗口镜防护等级 IP65
线缆长度 10cm
通信接口参数
通信接口 UART,IIC,I/O
波特率 默认 115200
数据位 8
停止位 1
奇偶校验 None
外形尺寸图(单位:mm)
TF-NOVA 用户手册 — 原文第 8 页图示 1

备注:

①该测量范围在 25℃,全部光斑打在目标板上时测得,条件变化可能会引起测量结果变化。

②该参数为 25℃,0Klux,光斑全部打在反射率为 10%的目标板上时测得,条件变化可能会引起测量结果变化。

③该角度为激光光斑的设计发散角,实际能够触发测距的视场角与被测物和背景等具体条件有关,请根据具体应用进行确认。

④在 25℃下测得,条件变化可能会引起测量结果变化。

3.3 结构外观

雷达整体外观如下:

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 9 页图示 1

图 2 TF-NOVA 外观示意图

3.4 视场角

TF-NOVA 的视场角如下图所示,水平视场角为 1°,垂直视场角为 14°。

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 9 页图示 2

图 3 TF-NOVA 视场角示意图

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 9 页图示 3

备注:

14°、1° 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。

4 设备安装

本章主要介绍 TF-NOVA 的机械安装和连接器信息。

4.1 机械安装

TF-NOVA 有 2 个安装定位孔可供使用,如下图所示:

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 10 页图示 1

图 4 TF-NOVA 安装孔位示意图

4.2 连接器

连接器端子型号位 1.25mm-5P,如下图所示:

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 10 页图示 2

图 5 雷达连接器端子表 2 端子引脚定义

Pin number 定义
PIN 1 VCC
PIN 2 GND
PIN 3 TXD(3.3V)/SCL
PIN 4 RXD(3.3V)/SDA
PIN 5 IO

5 通信协议和数据格式

5.1 串口通讯

要连接两个设备进行 TTL 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。

雷达不含电源开关,当给雷达供电后,数据会开始自动传输。

字符 值 是否可配置
波特率 115200 可配置
数据位 8 不可配置
停止位 1 不可配置
奇偶校验 无 不可配置

表 3 UART 通信协议

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 11 页图示 1

备注:

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

串口输出格式:

1.9 字节 cm(默认)

字节 0 1 2 3 4 5 6 7 8
描述 0x59 0x59 Dist_L Dist_H Peak_L Peak_H Temp Confidence Check_sum

Dist:cm。

Peak:信号强度。

Temp:芯片温度℃。

Confidence:置信度 0-100 2.9 字节 mm

字节 0 1 2 3 4 5 6 7 8
描述 0x59 0x59 Dist_L Dist_H Peak_L Peak_H Temp Confidence Check_sum

Dist:mm。

Peak:信号强度。

Temp:芯片温度℃。

Confidence:置信度 0-100

5.2 IIC 通信

TF-NOVA 启动为 IIC 通信模式,引脚 3 为数据线 SDA,引脚 4 为时钟线 SCL, TF-NOVA 做为 IIC 从机,默认从机地址为 0x10,支持最高 400kbps 的时钟频率。IIC 寄存器列表见附录 IIC 寄存器列表。

注意:本文档中的 IIC 从机地址是 7-bit 的数值,可用范围是[0x08, 0x77],十进制[8, 119]。

IIC 开始信号后发送的第一个字节,需要先将 7-bit 的地址左移一位(乘以 2),再补充最低位的读写标志。如 TF-NOVA 的默认从机地址为 0x10,写操作地址为 0x20,读操作地址为 0x21。

写寄存器时序: Start Slave Addr W Ack Register Ack Data1 Ack … DataN Ack Stop Addr 读寄存器时序: Start Slave Addr W Ack Register Addr Ack Stop

Start Slave Addr R Ack Data1 Ack … DataN Nack Stop

其中读寄存器时序中,主机可以不产生第一个 Stop 信号,直接产生第二个 Start 信号。最后一个 Nack 也可以是 Ack 信号。

通过 IIC 写寄存器后,TF-NOVA 需要一段时间进行处理才能生效,如果用户需要读回

寄存器值进行验证,建议在写操作之后等待 100ms 再进行读操作。

5.3 开关量模式

当用户只关心某一距离范围内是否存在目标时,可以通过“设置开关量输出模式 ID_ON_OFF_MODE=0x3B”指令使能 TF-NOVA 的开关量模式。该模式下,探测信息由引脚 5 的高低电平表示。图 3-2 以近高远低模式为例,说明开关量模式的工作方式。

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 13 页图示 1

图 6 近高远低的开关量模式当 Zone 设置为 0,目标距离小于 Dist 时引脚 5 输出高电平,目标距离大于 Dist 时引脚 5 输出低电平。如果目标距离恰好在 Dist 处,可能由于测距的波动性,导致引脚 5 电平频繁高低跳变。可以通过设置 Zone,构成一个滞回区间,避免该问题。当 Zone 不为 0,目标距离大于 Dist+Zone 时才会触发高电平到低电平的跳变,目标距离小于 Dist 时才会触发低电平到高电平的跳变。

开关量模式支持延时设置,当 Delay1 和 Delay2 不为 0,目标距离满足跳变条件时不会立即触发触引脚 5 的电平跳变,只有持续 Delay1 或 Delay2 ms 时间始终满足跳变条件,才会真正触发引脚 5 的电平跳变。

注意,默认设置下,当信号强度小于阈值时,测距值被赋值为 0,当用户使用开关量模式时, 如果远距离没有目标,信号强度小于阈值,使得距离值为 0,导致引脚 5 的电平与近距有目标一致。

5.4 自定义配置指令

TF-NOVA 中的一些参数客户可以进行自定义配置,例如数据帧格式、帧率等,可以通过发送特定指令进行更改,所有参数在配置成功后均会保存在 Flash 中,重新上电时无须再次配置。

数据位定义描述

Byte 0 帧头固定为 0x5A Byte 1 帧长度指令帧总长度(包含 Head 和 Checksum,单位为字节) Byte 2 帧 ID 代表不同功能指令的解析方式

TF-NOVA 用户手册 — 原文第 14 页图示 1
Payloa d

数据段,根据 ID 进行解析,数据为小端格式 Byte3~Byte N-2 Opt:非 1 读取;1,写入对从 Head 到 Payload 的所有字节进行求和计算,取低 8 Check Byte N-1 sum 位配置参数时请遵循特定格式和规则,避免发送随机的指令。

5.4.1 获取版本号 ID_GET_VERSION=0x01

下行:

字节 0 1 2 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Check_sum

上行:

字节 0 1 2 3-5 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Version Check_sum

Version: 例如,第 3、4、5 字节分别为 112、50、9,表示版本号 9.50.112。

举例:指令 [5A 04 01 5F]

5.4.2 系统软件复位 ID_SOFT_RESET=0x02

下行:

字节 0 1 2 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Check_sum

上行:

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status Check_sum

Status: 0(成功); 非 0(失败)。

说明:被修改但未执行“保存当前设置”操作的配置项,将被复原到初始状态。

举例:指令 [5A 04 02 60]

5.4.3 设置输出频率 ID_SAMPLE_FREQ=0x03

下行

字节 0 1 2 3~4 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID FPS Check_sum
默认值 100

Freq: 雷达实际实现的工作频率。

上行

字节 0 1 2 3~4 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID FPS Check_sum

Freq: 雷达实际实现的工作频率。

举例:10Hz [5A 06 03 0A 00 6D]

5.4.4 设置输出格式 ID_OUTPUT_FORMAT=0x05

下行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Format Check_sum
默认值 0x01

Format: 0x01(9 字节 cm 输出),0x06(9 字节 mm 输出) 上行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Format Check_sum

Format: 雷达实际配置成的输出格式。

举例: 9 字节 mm 输出 [5A 05 05 06 6A]

5.4.5 设置串口波特率 ID_BAUD_RATE=0x06

下行

字节 0 1 2 3~6 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Baudrate Check_sum
默认值 115200

Baudrate: 雷达实际配置成的串口波特率。

说明:可配置的波特率范围[9600,921600],保存断电重启后生效。

上行

字节 0 1 2 3~6 7 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Baudrate Status
0:成功
Check_sum

!0:失败

举例: 9600 [5A 08 06 80 25 00 00 0D] 19200 [5A 08 06 00 4B 00 00 B3] 38400 [5A 08 06 00 96 00 00 FE] 57600 [5A 08 06 00 E1 00 00 49] 115200 [5A 08 06 00 C2 01 00 2B] 230400 [5A 08 06 00 84 03 00 EF] 460800 [5A 08 06 00 08 07 00 77] 921600 [5A 08 06 00 10 0E 00 86]

5.4.6 输出开关 ID_OUTPUT_EN=0x07

下行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Enable Check_sum
默认值 1

Enable: 0(输出不使能),1(输出使能)。

上行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Enable Check_sum

举例: 使能输出 [5A 05 07 01 67] 关闭输出 [5A 05 07 00 66]

5.4.7 校验和开关 ID_FRAME_CHECKSUM_EN=0x08

下行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Enable Check_sum
默认值 0

Enable: 0(校验和不使能),1(校验和使能)。

说明:校验和不使能时,雷达不对下行数据帧的校验和做检查,上行数据帧中仍包含正确的校验和字节。

上行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Enable Check_sum

举例: 开启校验和 [5A 05 08 01 68] 关闭校验和 [5A 05 08 00 67]

5.4.8 通讯接口设置 ID_IF_PROTOCOL=0x0A

下行

字节 0 1 2 3 4 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Opt If_protocol Check_sum
默认值 !1

Opt:!1:读取、1:写入 If_protocol:!1:串口 1:IIC

上行

字节 0 1 2 3 4 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status
0:成功
!0:失败
If_protocol Check_sum

举例: 修改为 IIC [5A 06 0A 01 01 6C] 说明:保存后生效

5.4.9 修改 IIC 从机地址 ID_IIC_SLAVE_ADDR=0x0B

下行

字节 0 1 2 3 4 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Opt IIC_slave_addr Check_sum
默认值 0x10

Opt:!1:读取、1:写入 IIC_slave_addr: 范围[0x08, 0x77]; 上行

字节 0 1 2 3 4 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status
0:成功
!0:失败
IIC_slave_addr Check_sum

举例: 修改为 0x20 [5A 05 0B 01 20 8B]

5.4.10 恢复出厂设置 ID_RESTORE_DEFAULT=0x10

下行

0 1 2 Len-1

字节

Head(0x5A) Len ID Check_sum 描述

上行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status Check_sum

Status: 0(成功)非 0(失败)。

举例: 指令 [5A 04 10 6E]

5.4.11 保存用户设置 ID_SAVE_SETTINGS=0x11

下行

字节 0 1 2 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Check_sum

上行

字节 0 1 2 3 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status Check_sum

Status: 0(成功)非 0(失败)。

举例:

指令 [5A 04 11 6F]

5.4.12 设置测距范围 ID_DIST_RANGE=0x3A

下行

字节 0 1 2 3 4-5 6-7 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Opt Min_dist Max_dist Check_sum

0 65535 默认值 Opt:!1:读取、1:写入 Min_dist:输出的最小距离值,单位 mm Max_dist:输出的最大距离值,单位 mm 上行

字节 0 1 2 3 4-5 6-7 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status Dist_min Dist_max Check_sum

Status: 0(成功)非 0(失败)。

举例: 最小输出距离 200mm,最大输出距离 5000mm [5A 09 3A 01 C8 00 88 13 01]

5.4.13 设置开关量输出模式 ID_ON_OFF_MODE=0x3B

下行

字节 0 1 2 3 44 5-6 7-8 9-10 11-12 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Opt Mode Dist Zone Delay1 Delay2 Check_sum
默认值 0 0 0 0 0

Opt:!1:读取、1:写入 Mode:0(数据输出模式),1(开关量模式,近高远低),2(开关量模式,近低远高) Dist:临界值,滞回区间的近端点值,单位 cm Zone:滞回区间大小,单位 cm。

Delay1:防抖延时时间 1,单位 ms。当距离由远变近超过近端阈值,且保持 Delay1 ms 一直小于近端阈值,才切换电平。

Delay2:防抖延时时间 2,单位 ms。当距离由近变远超过远端阈值,且保持 Delay2 ms 一直大于远端阈值,才切换电平。

上行

字节 0 1 2 3 44 5-6 7-8 9-10 11-12 Len-1
描述 Head(0x5A) Len ID Status Mode Dist Zone Delay1 Delay2 Check_sum

举例: 近高远低,Dist=200cm,Zone=10cm,Delay1=Delay2=1000ms [5A 0E 3B 01 01 C8 00 0A 00 E8 03 E8 03 4D]

注意请勿发送上述没有的指令。

备注:

发送指令时请按照以下步骤: • 将参数值修改位十六进制 • 将十六进制数值放入某指令中 • 计算校验和,将低 8 位放入指令中例如,将波特率修改为 460800,首先将 460800 更改为 HEX(0x00 07 08 00), 然后计算校验和为 0x77,可以得到如下指令-5A 08 06 00 08 07 00 77。

附录 IIC 寄存器列表

Address R/W Name Initial
Value
Description
0x00 R DIST_LOW -- cm
0x01 R DIST_HIGH --
0x02 R PEAK_LOW --
0x03 R PEAK _HIGH --
0x04 R TEMP_LOW -- 0.01 摄氏度
0x05 R TEMP_HIGH --
0x06 R TICK_LOW -- 时间戳
0x07 R TICK_HIGH --
0x08 R ERROR_LOW -- 错误状态码
0x09 R ERROR_HIGH --
0x0A R VERSION_REVISION -- 修订版本
0x0B R VERSION_MINOR -- 次版本
0x0C R VERSION_MAJOR -- 主版本
0x0D W/R IIC_SLAVE_IO_SPEED 0x00 0(2MHz),1
(10MHz),2(50MHz)
0x10-
0x1D
R SN -- 生产编码,ASCII 码,14 字节,0x10 存放第一个字节
0x1E W/R IF_PROTOCOL 0x00 0x00: 串口模式
0x01: IIC 模式保存重启后生效
0x20 W SAVE -- 写 0x01: 保存当前寄存器值
0x21 W SHUTDOWN/REBOOT -- 写 0x02: 重启
0x22 W/R SLAVE_ADDR 0x10 范围: [0x08, 0x77]
0x25 W/R ENABLE 0x01 0x00: 雷达关闭
0x01: 雷达开启
0x26 W/R FPS_LOW 0x64 帧率
0x27 W/R FPS_HIGH 0x00
0x29 W RESTORE_FACTORY_DEFAULTS -- 写 0x01: 恢复出厂寄存器值
0x2E W/R MIN_DIST_LOW 0x00 最小距离值,mm,
DUMMY_DIST 不受该限制
0x2F W/R MIN_DIST_HIGH 0x00
0x30 W/R MAX_DIST_LOW 0xFF 最大距离值,mm,
DUMMY_DIST 不受该限制
0x31 W/R MAX_DIST_HIGH 0xFF
0x32 W/R ON_OFF_MODE_DIST_LOW 0x00 开关量输出模式相关寄存器,使用方式请参考:开关量模式。注意 IIC 寄存器中距离单位为 mm。
注:最低固件版本 V1.3.19
0x33 W/R ON_OFF_MODE_DIST_HIGH 0x00
0x34 W/R ON_OFF_MODE_ZONE_LOW 0x00
0x35 W/R ON_OFF_MODE_ZONE_HIGH 0x00
0x36 W/R ON_OFF_MODE_DELAY1_LOW 0x00
0x37 W/R ON_OFF_MODE_DELAY1_HIGH 0x00
0x38 W/R ON_OFF_MODE_DELAY2_LOW 0x00
0x39 W/R ON_OFF_MODE_DELAY2_HIGH 0x00
0x3A W/R ON_OFF_MODE_EN 0x00
0x3C-
0x3F
R SIGNATURE -- ‘S’ ’P’ ‘A’ ‘D’

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