技术资料
TFS20-L 用户手册
本手册介绍 TFS20-L LiDAR 的测量原理、技术规格、硬件接口及配置方法。使用前请仔细阅读，以确保正确操作并避免损坏。
本手册介绍 TFS20-L LiDAR 的测量原理、技术规格、硬件接口及配置方法。使用前请仔细阅读，以确保正确操作并避免损坏。
1. 产品概述
TFS20-L 是一款基于直接飞行时间（dToF）技术的微型单点 LiDAR 模块。发射端的激光通过发射透镜准直并发射脉冲激光信号，经被测物体反射后，回波信号进入接收透镜并由高灵敏度 SPAD 探测器检测。通过计算发射与回波信号的时间差，结合光速即可得出距离。
1.2 技术规格
| 性能参数 | 数值 |
|---|---|
| 检测范围 | 0.2-20m@90%反射率@0Klux, 0.2-15m@90%反射率@100Klux0.2-12m@10%反射率@0Klux, 0.2-9m@10%反射率@100Klux |
| 精度① | ±6cm (0.2~6m), 1% (≥6m) |
| 重复性② | 2cm (0.2~6m) @1σ |
| 帧率 | 0/ 20 / 50 / 100 (默认) / 250Hz |
| 抗环境光能力 | 100KLux |
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 光源 | VCSEL |
| 中心波长 | 905nm |
| 视场角 (FoV) | <2° |
| 人眼安全 | Class 1 Eye-safe [EN60825] |
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 平均功耗 | ≤0.35W |
| 峰值电流③ | 115mA@3.3V |
| 电源供应 | DC 3.3±9%V |
| 通信电平 | LVTTL (3.3V) |
| 工作温度 | -20℃ ~ +60℃ |
| 存储温度 | -20℃ ~ +85℃ |
| 尺寸 | TYP. 21.0 x 15 x 7.87mm³ |
| 重量 | 1.35g |
| 连接器 | 0.8mm-6P (型号: WF08006-01207) |
注意：① 精度基于特定反射率条件，环境变化可能导致测量结果改变。② 重复性基于室内及特定反射率条件。③ 峰值电流在室温下测量。
1.3 结构外观
TFS20-L 的整体外观如下图所示：
2. 硬件接口与协议
本节介绍 TFS20-L LiDAR 的硬件和协议信息。
2.1 引脚序列说明
连接器端子型号为 WF08006-01207，端子间距为 0.8mm。
| 引脚号 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| 1 | 3V3 Laser | 激光电源供电 |
| 2 | 3V3GND | 地 |
| 3 | UART_TX/I2C_SDA | 发送 / 数据 |
| 4 | UART_RX/I2C SCL | 接收 / 时钟 |
| 5 | GPIO | 通信芯片选择 |
| 6 | GND | 地 |
模块支持 UART 和 IIC 两种通信模式，但上电时只能选择一种接口进行操作。
| 模式 | 配置要求 |
|---|---|
| UART | 上电时将 INT 引脚接地 |
| IIC | 上电时 INT 引脚需通过 4.7K 电阻上拉或悬空 |
2.2 串口数据通信
| 参数 | 默认值 | 可配置性 |
|---|---|---|
| 波特率 | 115200 | 可配置 |
| 数据位 | 8 | 不可配置 |
| 停止位 | 1 | 不可配置 |
| 校验位 | 无 | 不可配置 |
注意：波特率可设置为 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600。默认波特率为 115200。若配置错误，将重置为 115200。
2.3 串口输出格式
每个数据包由 9 个字节的十六进制数组成：
| Byte0-1 | Byte2 | Byte3 | Byte4 | Byte5 | Byte6 | Byte7 | Byte8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 帧头 | Dist_L | Dist_H | Strength_L | Strength_H | Temp_L | Temp_H | Checksum |
数据代码解释：Byte0-1: 0x59, 帧头，每帧相同Byte2: Dist_L 距离值低 8 位Byte3: Dist_H 距离值高 8 位Byte4: Strength_L 信号强度低 8 位Byte5: Strength_H 信号强度高 8 位Byte6: Temp_L 温度低 8 位Byte7: Temp_H 温度高 8 位Byte8: Checksum 前 8 个字节累加和的低 8 位
3. 自定义配置
用户可以通过发送特定命令自定义 TFS20-L 的参数，如数据帧格式、帧率等。配置成功后参数将保存在 Flash 中，重启无需重新配置。所有配置命令均以十六进制（HEX）发送。
3.1 帧定义
| Byte0 | Byte1 | Byte2 | Byte3 ~ ByteN-2 | ByteN-1 |
|---|---|---|---|---|
| Head | Len | ID | Payload | Checksum |
命令编码解释：Byte0 Header: 固定为 0x5AByte1 Len: 命令帧长度（单位：Byte）Byte2 ID: 标识命令功能Byte3-N-2 Data: 不同 ID 命令帧中的数据含义和长度不同ByteN-1 Checksum: 前 N-2 个字节之和的低 8 位
3.2 自定义配置参数
下表列出了通用参数配置及说明。配置后需断电重启生效（部分命令即时生效，具体见备注）。
| 描述 | 命令 | 响应 | 备注 | 默认设置 |
|---|---|---|---|---|
| 帧率① | 5A 06 03 LL HH SU | 5A 04 01 5F④ | 仅支持 0/20/50/100/250 Hz | 100Hz |
| 触发模式 | 5A 04 04 62 | 数据包 | 帧率设为 0 后，可通过此命令触发传感器 | / |
| 输出格式 | 5A 05 05 01 655A 05 05 06 6A | 5A 05 05 01 655A 05 05 06 6A | 标准 9 字节 (cm)标准 9 字节 (mm) | √ (cm) |
| 输出控制③ | 开: 5A 05 07 01 67关: 5A 05 07 00 66 | 同命令 | 每次上电需发送使能输出命令 | Enabled |
| 修改波特率② | 5A 08 06 H1 H2 H3 H4 SU | 同命令 | 例: 256000(DEC)=3E800(HEX), H1=00, H2=E8, H3=03, H4=00 | 115200 |
| 使能校验和 | 开: 5A 05 08 01 68关: 5A 05 08 00 67 | 同命令 | Enable/Disable | √ |
| 信号强度低阈值及输出值 | 5A 07 22 XX LL HH 00 | 同命令 | 例: 强度≤100, 距离输出改为 1200。XX=100/10=10(DEC)=0A(HEX); 1200(DEC)=4B0(HEX) LL=B0, HH=04 | / |
注意：① 此命令主要用于调整传感器输出频率。② 波特率配置错误会自动重置为 115200。③ 每次上电必须发送使能数据输出命令。④ ‘SU’ 代表校验和，取低 8 位放入命令中。⑤ 无需发送保存设置命令，发送特定配置命令后立即生效并保存。
4. 快速测试指南
4.1 测试所需工具
所需工具包括：TFS20-L、TTL-USB 转换器、USB 线缆、PC 及测试软件。
4.2 测试步骤
(1) 下载测试软件从 Benewake 官网下载 TFS20-L 最新版测试软件。解压前请关闭杀毒软件，以免文件被误删。主机软件目前仅支持 Windows 系统。
(2) 硬件连接
连接“TFS20-L”、“TTL-USB 板”和“USB 线缆”，确保连接无松动。然后将“USB 线缆”连接到“PC”。
(3) 软件连接运行 GUI 软件，选择“① TFmini/TFmini-S”，自动识别通信端口（如“② COM9”），选择正确的波特率（如“③ 115200”）。点击“CONNECT”。连接成功后，“④ TIME LINE CHART”区域将显示输出数据的连续图形，“⑤ REAL TIME DATA”区域将显示实时距离 (Dist)、有效点数 (Effective Points) 和信号强度 (Strength)。
注意：① 若“TIME LINE CHART”无数据，请检查接线。上电成功后，从正面用手机摄像头观察发射透镜内部可见微弱红光。② 距离输出单位默认为 cm。若通过命令改为 mm，PC 软件可能无法识别单位变化，图表仍显示 cm，但数值会相应变化（例如实际 1m，软件显示 1000 cm 而非 1000 mm 的单位标签）。
5. 常见问题 (Q&A)
① LiDAR 连接主机后无数据输出。原因 1：TTL-USB 板连接不良。解决：检查 TTL-USB 板、TFS20-L 和 PC 之间的连接是否正确可靠。原因 2：串口驱动未正确安装。解决：重新插拔 USB 线并重装驱动，或上网下载驱动。若仍无法使用，请联系技术支持。
② TFS20-L 工作一段时间后发热。说明：这是产品的正常工作状态。芯片和电路板持续工作产生轻微热量是正常的。
③ TFS20-L 无数据输出。原因 1：V1.40C 版本上电默认不输出数据，需发送输出使能命令（见表 5）。解决：上电后发送输出使能命令 5A 05 07 01 67。原因 2：运输或使用中可能出现异常。解决：检查电源是否正常，电压是否在额定范围内。正常供电时，发射透镜内应有微弱红光。检查接线顺序及可靠性。检查数据解析是否正确。若问题仍未解决，请联系技术支持。
④ TFS20-L 是否支持超低功耗模式？回答：不支持。当前待机功耗约 145 mW，平均功耗约 350 mW。若由 10000mAh 电池供电，可持续约 6 天。