三、设备的接口数据协议

1   系统功能实现                       

传感器可根据主机端命令进入设置的工作模式，可启动采集数据，存储到本地存储器，然后将采样数据帧上传到主机端。

传感器节点一些参数可配置： 采样频率 1Hz～4kHz；

采样点数 4096；（128，256, 512，1024，2048）采样分辨率 16 位；

采集信类型：加速度值（±2,4,8G）；

设备工作状态分为待机模式，工作模式，触发模式；

发送数据的阈值（门槛值），采样数据的值低于该阈值则通知主机端数据值低于阈值。读取传感器采集数据信类型：加速度值；

采样频率 1Hz～4kHz，这个是设置传感器设备内采样的频率。采样点数 4096；（1， 128，256, 512，1024，2048）

当采样点数位 1，则相当于是普通的传感器数据监测，采样时间间隔可设置传感器上报的周期。

2     数据通讯协议 modbus                              

RS485 通讯波特率缺省为 9600，数据位为 8，停止位 1，无校验位、无硬流控制。

RTU 模式

传感器设备缺省地址 1；

可通过功能代码 0x03 实现寄存器读取；

可通过功能代码 0x06 实现寄存器单个写入； 可通过功能代码 0x10 实现寄存器多个写入；

执行后从机返回的格式

MODBUS    RTU 应答帧包括：

如果是异常情况，则应答帧里面功能代码字节的位为 1；

错误代码  1：不支持的功能码  2：寄存器地址错误  3：数据值域错误  4：写入失败

从机对主机的功能代码为 0x06 的正确应答帧格式：

从机对主机的功能代码为 0x10 的正确应答帧格式：

2.1    设备工作模式命令

模式：

0 –> 停止采集模式  1-> 单次采集工作模式 2->触发阈值采集

停止采集模式：设备进入待机模式；

单次采集工作模式：根据设置的数据采样率上传一帧采样数据；

触发阈值上传模式：设备待机状态下，当有振动值超过设定的阈值，上传一次特征值，如果持续触发，则按上传间隔参数设定的时间处理；

可通过 功能代码 0x06 实现

数据长度，寄存器地址，寄存器值的数据格式都是按高字节在前，低字节在后；

2.2    设备采集参数设置

参数 16 位值（2 个字节）传输帧中格式按照高字节在前低字节在后。

采样频率参数：这个是设置传感器设备内采样的频率。可选择有 6 种采样频率值类型

4000,2000,1000,500,250,125 单位赫兹。

采样长度：也可用采样点数表示，一个点数据长度两个字节；采样点数 4096；（1，128， 256, 512，1024，2048， 4096）当采样点数位 1，则相当于是普通的传感器数据监测。

采集信输出类型： 0：加速度值；

振动值数据格式：

加速度类型的，其按 16 位采样，2 个字节，高字节在前低字节在后，16 位有符值， 实际的加速度值= 16 位值/32768 * 加速度量程值（实际量程值）;

触发阈值参数: 格式是 16 位无符值，是 16 位采样值格式；

以加速度为例，16 位有符值 = 加速度触发阈值/加速度量程值* 32768 ;

例如：加速度量程 2g ， 触发加速度阈值 10m/s^2 ， 则设置的触发阈值参数 = 10/(2*9.8)*32768 = 16716；

量程设置参数：加速类型的量程参数，参数为 0 表示+-2g,     参数为 1 表示+-4g,     参数 2

表示+-8g;

可通过功能代码 0x06 实现

或可通过功能代码 0x10 实现一次对多个寄存器写入；

寄存器数据格式是：16 位字，高字节在前，低字节在后；

数据量：是要写入寄存器的数据的字节和；

2.3    设备上传采集数据

从机根据采样率，传输采集数据帧到主机；

功能代码 0x04：  表示传输采集数据到主机； 数据长度： 该参数是采样数据的字节和。

XYZ 轴振动数据：数据 2 个字节，格式是高字节在前，低字节在后, 16 位有符值。

实际的振动加速度值= 16 位值/32768 * 加速度量程值（实际量程值）;

合成振动值：表示XYZ 的空间振动合成量，数据 2 个字节，格式是高字节在前，低字节在后, 16 位无符值。运算公式：合成量= SQRT(X*X + Y*Y + Z* Z);

备注：如果 RS485 通讯误码率高，可尝试降低 RS485 通讯波特率；

2.4    设备地址

一般默认传感器设备地址位 0x01，用户一般不要去修改，修改后必须按新的地址才能通讯。

可通过 功能代码 0x06 实现

地址数据格式是高字节在前，低字节在后。高字节必须为 00，地址按照 一个字节有效，范围 1~255。

举例：

发送命令：01 06 00 20 00 02 09 C1      （寄存器地址 0x20，写入为 02）

返回：    01 06 00 20 00 02 09 C1      （01 为原设备地址，更为 02）

继续发送命令： 00 06 00 20 00 01 49 C0      （寄存器地址 0x20，写入为 01）

返回：         02 06 00 20 00 01 49 C0           （设备 02 地址，更为 01）

2.5    设备波特率

可通过 功能代码 0x06 实现

波特率索引值：  0 表示 9600，  1 表示 19200， 2 表示 38400， 3 表示 57600， 4

表示 115200，其他值保留。

举例：（例子中最后两个字节是 CRC 校验）

发送命令：01 06 00 30 00 00 89 C5      （设置波特率 9600）

返回：    01 06 00 30 00 00 89 C5

发送命令：01 06 00 30 00 01 4805      （设置波特率 19200）

返回：    01 06 00 30 00 01 48 05

发送命令：01 06 00 30 00 02 0804      （设置波特率 38400）

返回：    01 06 00 30 00 02 08 04