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TF-NOVA 用户手册

TF-NOVA 用户手册

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

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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。

1 激光安全信息.......................................................................................................................................3 2 安装与维护...........................................................................................................................................3 3 产品概述...............................................................................................................................................4 3.1 工作原理 ................................................................................................................4 3.2 规格参数 ................................................................................................................5 3.3 结构外观 ................................................................................................................7 3.4 视场角 ................................................................................................................... 7 4 设备安装...............................................................................................................................................8 4.1 机械安装 ................................................................................................................8 4.2 连接器 ................................................................................................................... 8 5.1 串口通讯 ................................................................................................................9 5.2 IIC 通信 ................................................................................................................10 5.3 开关量模式 ...........................................................................................................11 5.4 自定义配置指令 .................................................................................................... 12

Parameter	Value
5.4.1 获取版本号 ID_GET_VERSION=0x01	.................................................................................... 12
5.4.2 系统软件复位 ID_SOFT_RESET=0x02	............................................................13
5.4.3 设置输出频率 ID_SAMPLE_FREQ=0x03	........................................................ 13
5.4.4 设置输出格式 ID_OUTPUT_FORMAT=0x05	................................................. 14
5.4.5 设置串口波特率 ID_BAUD_RATE=0x06	......................................................... 14
5.4.6 输出开关 ID_OUTPUT_EN=0x07	.................................................................... 15
5.4.7 校验和开关 ID_FRAME_CHECKSUM_EN=0x08	........................................... 16
5.4.8 通讯接口设置 ID_IF_PROTOCOL=0x0A	.........................................................16
5.4.9 修改 IIC 从机地址 ID_IIC_SLAVE_ADDR=0x0B	...........................................17

Parameter	Value
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

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。

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

≥14m @90%反射率，0Klux

测量范围 ① ≥13m @10%反射率，0Klux

≥7m @90%反射率，100Klux

≥4m @10%反射率，100Klux

Parameter	Value
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

Parameter	Value
光源	VCSEL
中心波长	905 nm
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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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）

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：

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°。

图 3 TF-NOVA 视场角示意图

备注: 1 4°、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：

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：

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。

Parameter	Value
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

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 400 kbps 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：

Parameter	Value
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。

图 6 近高远低的开关量模式

Parameter	Value
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 Delay 1 和 Delay 2 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 Delay 1 或 Delay 2 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。

Parameter	Value
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
Byte 3~Byte	Payloa 数据段，根据 ID 进行解析，数据为小端格式
N-2	d Opt：非 1 读取；1，写入

Check 对从 Head 到 Payload 的所有字节进行求和计算，取低 8

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：

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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 Check_sum

0: 成功

!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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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 If_protocol Check_sum

0: 成功 !0 ：失败

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

Parameter	Value
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 IIC_slave_addr Check_sum

0: 成功 !0 ：失败

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

字节 0 1 2 Len-1

描述 Head(0x5A) Len ID Check_sum

上行

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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

默认值 0 65535 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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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 Description

Value

Parameter	Value
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）

Parameter	Value
0x10- R SN	-- 生产编码， ASCII 码， 14 字
0x1D	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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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

Parameter	Value
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- R SIGNATURE	-- ‘S’ ’P’ ‘A’ ‘D’

0x3F

TF-NOVA 用户手册

图 1 脉冲时间飞行法测距原理

表 1 主要参数

性能参数

≥14m @90%反射率，0Klux

≥7m @90%反射率，100Klux

≥4m @10%反射率，100Klux

光学性能

机械电气参数

通信接口参数

外形尺寸图（单位：mm）

图 5 雷达连接器端子

表 2 端子引脚定义

Addr

图 6 近高远低的开关量模式

附录 IIC 寄存器列表

Value

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