====== Дальномер Benewake LiDAR TF02 Pro: инструкция, подключение и примеры использования ======

Используйте [[amp>product/lidar-tf02-pro?utm_source=man&utm_campaign=lidar&utm_medium=wiki|Benewake LiDAR TF02 Pro]] для определения расстояния до объекта. Дальномер видит пространство от 0,4 до 40 метров вперёд, что позволяет его использовать в системах охраны периметра, управлении трафиком и умных парковках.

{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro.5.jpg?nolink |}}

<WRAP center round info 50%>
[[amp>page/lidar-sensors-guide?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Подробнее про лидары Benewake]]
</WRAP>
===== Пример работы для Arduino =====

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим платформы из семейства [[amp>collection/arduino?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Arduino]].

<WRAP center round tip 50%>
[[amp>page/arduino-ide?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Как начать работу с Arduino?]]
</WRAP>

На аппаратном уровне дальномер общается с управляющей электроникой по шине UART или I²C. Для коммуникации используйте библиотеку {{ :products:lidar-tf02-pro:tflidar.zip |TFLidar}}, которая скрывает в себе все тонкости общения с модулем и облегчит написания кода программ.

В приведенных примерах будем использовать шину UART. Но в зависимости от конкретной модели Arduino, рассмотрим три случая коммуникации:

  * [[#softwareserial|SoftwareSerial]]
  * [[#hardwareserial|HardwareSerial]]
  * [[#hardwareserial|HardwareSerial Mega]]

<WRAP center round info 50%>
Подробнее про Serial в Arduino
</WRAP>
==== SoftwareSerial ====

SoftwareSerial — это программный UART, который позволяет имитировать Serial на других контактах платы. Это удобно когда на плате нет свободных аппаратных UART.

=== Схема устройства ===

В качестве примера подключите дальномер к платформе [[amp>product/arduino-uno?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Arduino Uno]]. 

^  Дальномер (Цвет провода) ^  Arduino Uno  ^
| Питание (красный) |  5V  |
| Земля (чёрный) |  GND  |
| TX (зелёный) |  10  |
| RX (белый) |  11  |

Для коммуникации используйте разъём на выходном проводе от сенсора совместно с
[[amp>product/wire-fm?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|соединительными проводами «мама-папа»]].{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-arduino-soft.png?nolink |}}

Для быстрой сборки и отладки устройства рекомендуем взять плату расширения [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Troyka Shield]], которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда.{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-arduino-troyka-shield-soft.png?nolink |}}

=== Вывод данных ===

В качестве примера выведем в Serial-порт расстояние до объекта.

<code C lidar-tf02-pro-example-arduino-basic-read-soft.ino>
// Библиотека для работы с дальномерами
#include "TFLidar.h"
 
// Библиотека для работы программного Serial
#include <SoftwareSerial.h>

// Создаём объект для работы с программным Serial
// и передаём ему пины TX и RX
SoftwareSerial mySerial(10, 11);

// Serial-порт к которому подключён дальномер
#define LIDAR_SERIAL    mySerial

// Создаём объект класса TFLidar и передаём в него объект LIDAR_SERIAL 
TFLidar lidar;

// Переменная для хранения расстояния
int dist;

void setup() {
  // Открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
  // и передаём скорость 9600 бод
  Serial.begin(9600);
  // Ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
  // для того, чтобы отследить все события в программе
  while (!Serial);
 
  Serial.print("Serial init OK\r\n");
  // Открываем Serial-соединение с дальномером на скорости 115200
  LIDAR_SERIAL.begin(115200);
  lidar.begin(&LIDAR_SERIAL);    
}

void loop() {
  // Вычисляем расстояние до объекта
  lidar.getData(dist);
  // Выводим данные в Serial-порт
  Serial.print( "Dist: ");
  Serial.print(dist);
  Serial.print(" cm");
  Serial.println();
  // Ждём 50 мс
  delay(50);  
}
</code>


==== HardwareSerial ====

HardwareSerial — это аппаратный UART, который предназначен для общения с модулями по одноименному интерфейсу.

=== Схема устройства ===

В качестве примера подключите дальномер к платформе [[amp>product/arduino-leonardo?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Arduino Leonardo]]. 

^  Дальномер (Цвет провода) ^  Arduino Leonardo  ^
| Питание (красный) |  5V  |
| Земля (чёрный) |  GND  |
| TX (зелёный) |  0  |
| RX (белый) |  1  |

Для коммуникации используйте разъём на выходном проводе от сенсора совместно с
[[amp>product/wire-fm?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|соединительными проводами «мама-папа»]].{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-arduino-hard.png?nolink |}}

Для быстрой сборки и отладки устройства рекомендуем взять плату расширения [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Troyka Shield]], которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда.{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-arduino-troyka-shield-hard.png?nolink |}}

=== Вывод данных ===

В качестве примера выведем в Serial-порт расстояние до объекта.

<code C lidar-tf02-pro-example-arduino-basic-read-hard.ino>
// Библиотека для работы с дальномерами
#include "TFLidar.h"
 
// Serial-порт к которому подключён дальномер
#define LIDAR_SERIAL    Serial1

// Создаём объект класса TFLidar и передаём в него объект LIDAR_SERIAL 
TFLidar lidar;

// Переменная для хранения расстояния
int dist;

void setup() {
  // Открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
  // и передаём скорость 9600 бод
  Serial.begin(9600);
  // Ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
  // для того, чтобы отследить все события в программе
  while (!Serial);
 
  Serial.print("Serial init OK\r\n");
  // Открываем Serial-соединение с дальномером на скорости 115200
  LIDAR_SERIAL.begin(115200);
  lidar.begin(&LIDAR_SERIAL);    
}

void loop() {
  // Вычисляем расстояние до объекта
  lidar.getData(dist);
  // Выводим данные в Serial-порт
  Serial.print( "Dist: ");
  Serial.print(dist);
  Serial.print(" cm");
  Serial.println();
  // Ждём 50 мс
  delay(50);  
}
</code>

==== HardwareSerial Mega ====

HardwareSerial Mega — это всё тот же аппаратный UART, который предназначен для общения с модулями по одноименному интерфейсу. Разница лишь в том, что у платформ формата Mega их несколько и они выведены на отдельные пины.

=== Схема устройства ===

В качестве примера подключите дальномер к платформе [[amp>product/arduino-mega-2560?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Arduino Leonardo]]. 

^  Дальномер (Цвет провода) ^  Arduino Mega 2560  ^
| Питание (красный) |  5V  |
| Земля (чёрный) |  GND  |
| TX (зелёный) |  17  |
| RX (белый) |  16  |

Для коммуникации используйте разъём на выходном проводе от сенсора совместно с
[[amp>product/wire-fm?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|соединительными проводами «мама-папа»]].{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-arduino-hardmega.png?nolink |}}

Для быстрой сборки и отладки устройства рекомендуем взять плату расширения [[amp>product/arduino-troyka-shield?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Troyka Shield]], которая одевается сверху на Arduino Uno методом бутерброда.{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-arduino-troyka-tail-shield-hardmega.png?nolink |}}

=== Вывод данных ===

В качестве примера выведем в Serial-порт расстояние до объекта.

<code C lidar-tf02-pro-example-arduino-basic-read-hardmega.ino>
// Библиотека для работы с дальномерами
#include "TFLidar.h"
 
// Serial-порт к которому подключён дальномер
#define LIDAR_SERIAL    Serial2

// Создаём объект класса TFLidar и передаём в него объект LIDAR_SERIAL 
TFLidar lidar;

// Переменная для хранения расстояния
int dist;

void setup() {
  // Открываем последовательный порт для мониторинга действий в программе
  // и передаём скорость 9600 бод
  Serial.begin(9600);
  // Ждём, пока не откроется монитор последовательного порта
  // для того, чтобы отследить все события в программе
  while (!Serial);
 
  Serial.print("Serial init OK\r\n");
  // Открываем Serial-соединение с дальномером на скорости 115200
  LIDAR_SERIAL.begin(115200);
  lidar.begin(&LIDAR_SERIAL);    
}

void loop() {
  // Вычисляем расстояние до объекта
  lidar.getData(dist);
  // Выводим данные в Serial-порт
  Serial.print( "Dist: ");
  Serial.print(dist);
  Serial.print(" cm");
  Serial.println();
  // Ждём 50 мс
  delay(50);  
}
</code>

===== Пример для Raspberry Pi =====

В качестве мозга для считывания показаний с датчика рассмотрим одноплатные компьютеры из семейства [[amp>collection/raspberry-pi?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Raspberry Pi]].

<WRAP center round tip 50%>
[[articles:rpi-guide|Как начать работу с Raspberry Pi?]]
</WRAP>

На низком уровне дальномер общается с управляющей электроникой по шине UART или I²C. В приведенных примерах будем использовать шину UART. Рассмотрим два случая коммуникации:

  * [[#softwareserial1|SoftwareSerial]]
  * [[#hardwareserial1|HardwareSerial]]

<WRAP center round info 50%>
Подробнее про UART в Raspberry Pi
</WRAP>

==== SoftwareSerial ====

SoftwareSerial — это программный UART, который позволяет имитировать Serial на других контактах платы. Это удобно когда на плате нет свободных аппаратных UART.

=== Схема устройства ===

В качестве примера подключите дальномер к платформе [[amp>product/raspberry-pi-4-model-b-4-gb?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Raspberry Pi 4]]. Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения [[amp>product/raspberry-pi-troyka-hat?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Troyka HAT]], которая надевается сверху на малину методом бутерброда. 

<WRAP center round info 85%>
Имена пинов на Troyka HAT относятся к нумерации ''Wiring Pi'', которая отличается от стандартной нумерации ''BCM'' одноплатника Raspberry Pi. Для подробностей смотрите [[products:raspberry-pi-troyka-hat#распиновка|распиновку на Troyka HAT]].
</WRAP>


^  Дальномер (Цвет провода)  ^  Raspberry Pi 4 (BCM) ^  Troyka HAT (WiringPI) ^
| Питание (красный) | 5V  | 5V  |
| Земля (чёрный) | GND  | GND  |
| TX (зелёный) | 6  | 22  |
| RX (белый) | 5  | 21  |

{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-raspberry-pi-troyka-hat-soft.png?nolink |}}

=== Программная настройка ===

  - [[articles:rpi-guide|Заведите Raspberry Pi]]
  - Установите библиотеку pigpio:<code>pip install pigpio</code>

=== Вывод данных ===

В качестве примера выведем в консоль расстояние до объекта. Для запуска скрипта приведенным ниже — запустите pigpio Daemon:<code>sudo pigpiod</code>После остановки скрипта — отключите pigpio Daemon:<code>sudo killall pigpiod</code>

<code python lidar-tf02-pro-example-raspberry-pi-basic-read-soft.py>
# Подключаем необходимые библиотеки
import pigpio
import time

# Номера пинов RX и TX
RX = 6
TX = 5

# Настраиваем пины и программный Serial
pi = pigpio.pi()
pi.set_mode(RX, pigpio.INPUT)
pi.bb_serial_read_open(RX, 115200) 

# Функция считывания данных 
def getDistance():
    (count, data) = pi.bb_serial_read(RX)
    if count > 8:
      for i in range(0, count - 9):
        if data[i] == 89 and data[i + 1] == 89: 
          checksum = 0
          for j in range(0, 8):
            checksum = checksum + data[i + j]
          checksum = checksum % 256
          if checksum == data[i + 8]:
            distance = data[i + 2] + data[i + 3] * 256
            return distance

while True:
    # Считываем расстояние с датчика
    dist = getDistance()
    # Выводим данные в консоль
    print(dist, 'cm')
    # Ждём 100 мс
    time.sleep(0.1)
</code>

==== HardwareSerial ====

HardwareSerial — это аппаратный UART, который предназначен для общения с модулями по одноименному интерфейсу. 

=== Схема устройства ===

В качестве примера подключите дальномер к платформе [[amp>product/raspberry-pi-4-model-b-4-gb?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Raspberry Pi 4]]. Для быстрой сборки и отладки устройства возьмите плату расширения [[amp>product/raspberry-pi-troyka-hat?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Troyka HAT]], которая надевается сверху на малину методом бутерброда. 

<WRAP center round info 85%>
Имена пинов на Troyka HAT относятся к нумерации ''Wiring Pi'', которая отличается от стандартной нумерации ''BCM'' одноплатника Raspberry Pi. Для подробностей смотрите [[products:raspberry-pi-troyka-hat#распиновка|распиновку на Troyka HAT]].
</WRAP>

^  Дальномер (Цвет провода)  ^  Raspberry Pi 4 (BCM) ^  Troyka HAT (WiringPI) ^
| Питание (красный) | 5V  | 5V  |
| Земля (чёрный) | GND  | GND  |
| TX (зелёный) | RX / 15  | RX / 16  |
| RX (белый) | TX / 14  | TX / 15  |

{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-example-raspberry-pi-troyka-hat-hard-mini-uart.png?nolink |}}

=== Программная настройка ===

  - [[articles:rpi-guide|Заведите Raspberry Pi]]
  - Включите mini UART:
    - Откройте файл конфигурационный файл Raspbian OS:<code>sudo nano /boot/config.txt</code>
    - В самом конце файла добавьте строку:<code>enable_uart=1</code>
    - Сохраните файл сочетаем клавиш «Ctrl+X»
  - Перезагрузите Raspberry Pi:<code>sudo reboot</code>

=== Вывод данных ===

В качестве примера выведем в консоль расстояние до объекта. Для запуска скрипта отключите консоль от mini UART:<code>sudo systemctl stop serial-getty@ttyS0.service</code>После остановки скрипта — подключите консоль к mini UART:<code>sudo systemctl start serial-getty@ttyS0.service</code>

<code python lidar-tf02-pro-example-raspberry-pi-basic-read-hard-mini-uart.py>
# Подключаем необходимые библиотеки
import serial
import time

# Выбираем Serial / UART для общения с дальномером
ser = serial.Serial("/dev/ttyS0", 115200)
# Открываем Serial
if ser.is_open == False:
    ser.open()

# Функция считывания данных 
def getDistance():
    while True:
        count = ser.in_waiting
        if count > 8:
            data = ser.read(9)
            ser.reset_input_buffer()
            if data[0] == 89 and data[1] == 89: 
                checksum = 0
                for j in range(0, 8):
                    checksum = checksum + data[j]
                checksum = checksum % 256
                if checksum == data[8]:
                    distance = data[2] + data[3] * 256
                    return distance

while True:
    # Считываем расстояние с датчика
    dist = getDistance()
    # Выводим данные в консоль
    print(dist, 'cm')
    # Ждём 100 мс
    time.sleep(0.1)

</code>

===== Элементы датчика =====
{{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-annotation.png?nolink |}}

==== Передатчик и приёмник ====

На модуле расположен лазерный передатчик и светочувствительный приёмник.
  * Передатчик (Transmiter) передаёт инфракрасное излучения в окружающее пространство.
  * Приёмник (Receive) соответственно принимает отраженные волны от предметов окружающего мира.

Получив время, за которое вернулась отражённая волна, электронная схема дальномера определяет расстояние до объекта в поле зрения датчика.

==== Контакты подключения ====

Датчик подключается к управляющей электронике через выходной кабель с четырьмя проводниками:

^  Цвет провода  ^  Назначение  ^  Подключение   ^  Примечание  ^
| Красный  |  VCC  |  Питание  | Диапазон входного напряжения от 5 до 12 вольт. |
| Чёрный  |  GND  |  Земля  |
| Зелёный  |  TX / SCL  |  Пин RX / SCL  | Напряжения логики равно 3,3 вольт (толлерантно к 5 В) |
| Белый  |  RX / SDA  |  Пин TX / SDA  | Напряжения логики равно 3,3 вольт (толлерантно к 5 В) |

===== Габаритный чертёж =====

[[this>_media/products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-dimensions.pdf|{{:products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-dimensions.png}}]]


===== Характеристики =====

  * Модель: Benewake LiDAR TF02 Pro
  * Источник света: VCSEL (вертикально-излучающий лазерный диод)
  * Фотобиологическая безопасность: лазерная аппаратура класса 1（ГОСТ IEC 60825-1-2013 / EN60825)
  * Длина волны: 850 нм
  * Диапазон измерений:
    * 0,1–40 м (при отражающей способности 90%)
    * 0,1–13,5 м (при отражающей способности 10%)
  * Разрешающая способность: 1 см
  * Эффективный угол наблюдения: 3°
  * Макс. освещённость: 100000 люкс
  * Частота сигнала: 1–1000 Гц (по умолчанию 100 Гц)
  * Интерфейсы: UART / I²C
  * Адрес I²C: 0x10 (по умолчанию)
  * Напряжение питания: 5–12 В
  * Напряжение логического уровня: 3,3 В
  * Средний ток потребления: до 200 мА
  * Пиковый ток потребления: 300 мА
  * Материал корпуса: PC/ABS-пластик
  * Степень защиты: IP65
  * Длина кабеля: 80 см
  * Размеры: 69×41,5×26 мм
  * Масса: 50 г
===== Ресурсы =====
  * [[amp>product/lidar-tf02-pro?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Дальномер LiDAR TF02 Pro]] в магазине
  * [[amp>page/lidar-sensors-guide?utm_source=man&utm_campaign=lidar-tf02-pro&utm_medium=wiki|Что такое лидар?]]
  * [[https://github.com/amperka/hardware-drawings/blob/master/lidar-tf02-pro.svg|Векторное изображение LiDAR TF02
Pro]]
  * {{ :products:lidar-tf02-pro:tflidar.zip |Библиотека для Arduino}}
  * {{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-datasheet.pdf |Datasheet на дальномер Benewake TF02 Pro}}
  * {{ :products:lidar-tf02-pro:lidar-tf02-pro-product-manual.pdf |Product Manual на дальномер Benewake TF02 Pro}}