TF03 系列 用户手册
TF03 系列 用户手册，含原始资料中的参数、图示与说明。
TF03 系列用户手册
前言
本用户手册包含 TF03 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 TF03 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。
2. 安装与维护
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。
工作原理
TF03 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。
脉冲时间飞行法测距原理
| 性能参数 | ||
|---|---|---|
| 产品型号 | TF03-100 | TF03-180 |
| 测量范围① | 100 m @ 90% 反射率 40 m @ 10% 反射率 |
180 m @ 90% 反射率 70 m @ 10% 反射率 |
| 盲区范围 | ≤ 0.1 m | |
| 测距精度① | ± 10 cm (< 10 m)，1% (≥ 10 m) | |
| 重复精度① | < 3 cm @ 1σ | |
| 距离分辨率 | 1 cm | |
| 帧率 | 最高 9, 800 Hz（1 ~ 9, 800 Hz 可配置，默认 100 Hz） | |
| 抗环境光 | 100 KLux | |
| 光学性能 | ||
| 光源 | EEL | |
| 中心波长 | 905 nm | |
| 视场角② | < 0.5° | |
| 激光等级 | Class1 (IEC 60825-1:2014; EN 60825-1:2014+A11:2021) | |
| 机械电气参数 | ||
| 平均功耗③ | ≤ 800 mW | |
| 峰值电流③ | < 480mA @ 12V | |
| 供电电压 | DC 5V ~ 24V | |
| 串口输出 | 3.3 V TTL | |
| 连接端子 | Molex 标准 7pin 端子，型号 MH1.25-7P-W/B | |
| 工作温度 | - 25 ℃ ~ + 60 ℃ | |
| 存储温度 | - 40 ℃ ~ + 85 ℃ | |
| 防护等级 | IP67 | |
| 典型尺寸② | 44.0 mm x 43.0 mm x 32.0 mm | |
| 线长② | 70 cm | |
| 典型重量② | 86 ±3g （不含尾线） | |
| 通信接口参数 | ||
| 通信接口 | UART 和 CAN (可通过指令切换)、RS232、RS485 | |
注： 1. 光斑全部落在目标物上时测得，准确度、距离分辨率、重复精度等均在室内 25℃ 漫反射白板（90% 反射率）条件下测得； 2. 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； 3. 100 Hz 帧率，25℃温度下测得；
雷达整体外观如下：
①6 芯尾线（70cm） ②铝合金外壳 ③发射接收窗口（红外高透玻璃） ④底部安装孔(直径 3 毫米*6 毫米纵深) (x6)
为便于安装连接，TF03 外部采用 Molex 标准 7pin 端子，型号 MH1.25-7P-W/B，详见下图：
TF03 端子引脚功能说明
| 引脚 | 表述 | 线缆颜色 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 1 | VCC | 红色 | DC 5-24V |
| 2 | RS485-B、RS232-RXD、CAN_L | 白色 | RS485-B、RS232 接收、CAN 总线 |
| 3 | RS485-A、RS232-TXD、CAN_H | 绿色 | RS485-A、RS232 发送、CAN 总线 |
| 4 | N/A | / | / |
| 5 | UART_RXD | 蓝色 | 串口接收(调试) |
| 6 | UART_TXD | 棕色 | 串口发送(调试) |
| 7 | GND | 黑色 | 地线 |
TF03 系列产品分为 3 个独立版本，UART/CAN 版本支持 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；RS485、RS232 版本支持对应协议数据输出，同时可通过内置集成的 UART 串口向雷达发送指令更改配置。
UART、RS485、RS232 通讯
通信协议
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。
TF03 系列 UART 接口采用 UART-LVTTL 接口，输出电平为 LVTTL 电平（3.3 V），UART、RS232 和 RS485 通信协议见下表： UART、RS232 和 RS485 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。TF03 系列的默认波特率为 115200。
数据帧
UART、RS232 和 RS485 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 | 信号强度 | 保留字节 | 校验和 | |||
| 典型值 | 0x59 | 0x59 | Low byte |
High byte |
Low byte |
High byte |
0x00 | 0x00 | Sum |
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。信号强度取值范围 10~4000。信号强度低于 40 时， TF03 将输出超量程值。正常测距时，信号强度变化范围为 40~1200；当测量高反被测物时，信号强度会超过 1500。
RS485 Modbus 协议
TF03 Modbus 采用 2 线制接口，线序见物理接口说明-线序说明；校验及波特率设置见通信协议与数据格式。
自定义参数配置，需要切换到串口模式下设置波特率。TF03 RS485 接口为半双工模式，基于可靠性的考虑，不建议使用 115200 以上的波特率通信。
Modbus 协议使能时，TF03 的 Modbus 读距离指令格式如下： TF03 RS485 Modbus 指令协议
| 地址域 | 功能码 | 寄存器地址 | 寄存器数量 | CRC_low | CRC_high | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 01（默认） | 03 | 00 | 00 | 00 | 01 | xx | xx |
TF03 RS485 Modbus 数据协议
| 地址域 | 功能码 | 数据长度 | Dist_high | Dist_low | CRC_low | CRC_high |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 01（默认） | 03 | 02 | xx | xx | xx | xx |
TF03 Modbus 支持以下功能码
| 功能码 | 说明 |
|---|---|
| 03 | 读寄存器 |
| 06 | 写寄存器 |
TF03 RS485 Modbus 功能码(03)可访问寄存器列表
| 寄存器地址 | 定义 | 说明 |
|---|---|---|
| 00 00 | Dist | 距离值 |
| 00 01 | Strength | 信号强度值 |
| 00 03 | 时间戳 High16bit | 时间戳高 2 字节，TF03 启动的相对时间，单位 ms |
| 00 04 | 时间戳 Low16bit | 时间戳低 2 字节，TF03 启动的相对时间，单位 ms |
| 00 06 | 软件版本号 High16bit | 00 + 主版本号 |
| 00 07 | 软件版本号 Low16bit | 次版本号 + 修正版本号 |
TF03 RS485 Modbus 功能码(06)可访问寄存器列表
| 寄存器地址 | 定义 | 说明 |
|---|---|---|
| 00 80 | 保存配置 | 可写入任意寄存器值，都会执行保存配置操作 |
| 00 81 | 关机/重启 | 寄存器值说明： 0-关机（暂不支持）；1-重启 |
| 00 82 | Modbus 协议关闭 | 1-关闭 Modbus 协议 |
|---|---|---|
| 00 83 | 波特率 High | 配置波特率，保存后重启生效 |
| 00 84 | 波特率 Low | 配置波特率，保存后重启生效 |
| 00 85 | Slave ID | 配置设备地址，保存后重启生效 |
| 00 86 | fps | 配置帧率，保存后重启生效 |
所有寄存器地址均为 16 进制，寄存器值均为 16bit 定义。配置参数后，要保存配置并重启后才会生效。
Modbus 常用指令 TF03 工业版默认接口为通用 RS485 接口协议，如需使用 Modbus 协议需使用指令进行使能，使能指令如下表：
| 功能 | 指令 | 成功返回值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 使能 Modbus 协议 | 5A 05 6F 00 CE | 原指令 | 保存后重启生效该指令只能在通用 RS485 接口下生效 |
| Modbus 设备地址配置 | 5A 05 70 ADDR SU | 5A 05 70 00 CF | 该指令只能在通用 RS485 接口下生效 |
TF03 只支持 RTU 模式在串行链路中进行通信。
雷达的 Modbus 地址默认为 0x01，表中指令均按照该默认地址编辑。如若修改了 Modbus 地址，对应指令中首字节需对应修改方可生效。下表中指令仅在 Modbus 协议下生效。切勿发送表中没有的指令。
TF03 RS485 Modbus 协议常用指令集
| 功能 | 指令 | 成功返回值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 获取距离值 | 01 03 00 00 00 01 84 0A | 01 03 02 DH DL CL CH | DH、DL 分别是 Distance 的高 8bit 和低 8bit；CL、 CH 分别是 CRC 的低 8bit 和高 8bit |
| 获取距离值和信号强度值 | 01 03 00 00 00 02 C4 0B | 01 03 04 DH DL SH SL CL CH | DH、DL 分别是 Distance 的高 8bit 和低 8bit；SH, SL 分别是 Strength 的高 8bit 和低 8bit |
| 获取版本号 | 01 03 00 06 00 02 24 0A | 01 03 04 00 VM VS VC CL CH | VM,VS,VC 分别是版本的主、次、修正版本号 |
| 设置波特率 | 01 06 00 83 BH1 BH2 CL CH 01 06 00 84 BL1 BL2 CL CH |
01 06 00 83 BH1 BH2 CL CH 01 06 00 84 BL1 BL2 CL CH |
BH1,BH2,BL1,BL2 分别为波特率的高，次高，次低，低字节例如修改波特率为 9600， BH1=00 BH2=00 CL=78 CH=22, BL1=25 BL2=80 CL=D2 CH=D3 |
| 修改 Slave ID | 01 06 00 85 IH IL CL CH | 01 06 00 85 IH IL CL CH | IH,IL 为 ID 的高字节和低字节修改 ID 为 2，IH=00 IL=02 CL=19 CH=E2 |
|---|---|---|---|
| 修改输出帧率 | 01 06 00 86 FH FL CL CH | 01 06 00 86 FH FL CL CH | FH,FL 为帧率的高字节和低字节修改帧率为 100，FH=00 FL=64 CL=69 CH=C8 |
| 保存配置 | 01 06 00 80 00 00 88 22 | 01 06 00 80 00 00 88 22 | 保存后重启生效 |
| 关闭 Modbus 协议 |
01 06 00 82 00 01 E8 22 | 01 06 00 82 00 01 E8 22 | 保存后重启生效 |
CAN 通讯
TF03 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。
通信协议
TF03 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： TF03 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，如 20000、33330、40000、50000、66660、80000、83330、100000、 125000、200000、250000、400000、500000、666000、800000、1000000。如果设置其他值，TF03 会将其设置为 1000000。
数据帧
CAN 版本的 TF03 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
TF03 系列 CAN 通信数据帧格式
| 数据位 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 描述 | 距离 | 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，TF03 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。
协议描述
为了满足不同客户的需要，TF03 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。
TF03 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
TF03 RS485、RS232 指令协议列表
| 描述 | 下行 | 上行 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|
| 获取固件版本号 | 5A 04 01 5F | 5A 07 01 VA VB VC SU |
版本为 VC.B.A | / |
| 系统复位 | 5A 04 02 60 | 5A 05 02 00 61 | / | / |
| 修改帧率 | 5A 06 03 LL HH SU | 原指令 | LL：帧率低八位 HH：帧率高八位 |
/ |
| 使能指令触发模式 | 5A 05 07 00 66 | 原指令 | / | / |
| 单次测距触发 | 5A 04 04 62 | 数据帧 | 仅在指令触发模式下有效 | / |
| 修改波特率 | 5A 08 06 H1 H2 H3 H4 SU |
与上行相同 | 115200 | |
| 输出使能 | ON: 5A 05 07 01 67 OFF: 5A 05 07 00 66 |
原指令 | 使能 | |
| 保存设置 | 5A 04 11 6F | 原指令 | / | |
| 恢复出厂设置 | 5A 04 10 6E | 原指令 | / | |
| Modbus 协议使能 | 5A 05 6F 00 CE | 5A 05 6F 00 CE | / | 不使能 |
| Modbus 设备地址 | 5A 05 70 ADDR SU | 5A 05 70 00 CF | ADDR: modbus 设备地址 | 0x01 |
TF03 CAN 指令协议列表
| 描述 | 下行 | 上行 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|
| 切换通信接口 | TTL: 5A 05 45 01 A5 CAN: 5A 05 45 02 A6 |
5A 05 45 00 A4 | 重启生效 | TTL |
| 配置超量程值 | 5A 06 4F LL HH SU | 5A 05 4F 00 AE | 超量程值=(HH << 8) + LL，单位 cm |
18000 |
| 配置 CAN 发送 ID | 5A 08 50 H1 H2 H3 H4 SU |
5A 05 50 00 AF | ID=(H4<<24)+(H3<<1 6)+(H2<< 8)+H1 CAN 接口下生效 |
0x03 |
|---|---|---|---|---|
| 配置 CAN 接收 ID | 5A 08 51 H1 H2 H3 H4 SU |
5A 05 51 00 B0 | ID=(H4<<24)+(H3<<1 6)+(H2<< 8)+H1 CAN 接口下生效 |
0x03 |
| 配置 CAN 波特率 | 5A 08 52 H1 H2 H3 H4 SU |
5A 05 52 00 B1 | Baudrate=(H4<<24) +(H3<<16)+(H2<<8)+ H1 CAN 接口下生效 |
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 | |
| DroneCAN 使能 | 使能: 5A 05 84 00 E3 不使能：5A 05 84 01 E4 |
5A 05 84 00 E3 | 不使能 | |
| 配置 offset | 5A 06 69 LL HH SU | 5A 05 69 00 C8 | Offset = (HH<<8) + LL，单位 cm |
0 |
| 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 | |
| 使能低功耗模式 | 5A 05 83 01 E3 | 原指令 | 仅在 UART 接口下有效 | / |
| 关闭低功耗模式 | 5A 05 83 00 E2 | 原指令 | 仅在 UART 接口下有效 | / |
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 TF03 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。