振弦采集模块的通讯协议

振弦采集模块的通讯协议

通讯协议是上位机通过 VMXXX 模块支持的数字接口完成信息交互的数据格式、 传输步骤、通讯速率等的一系列预先约定。 上位机必须按照本章描述的通讯协议规则来完成与 VMXXX 的数据交互工作。

 

寄存器机制
VMXXX 内部维护有若干寄存器， 模块在寄存器参数值的控制下完成振弦传感器的测量工作。寄存器的值总是以整数形式存在， 基本操作单位为“ 字” （ 2 字节整数， 大端模式）， 有掉电保存和掉电丢失两种类型（对应“ 读/写” 和“ 只读” 两种属性）。 通过模块的数字接口可完成对寄存器的读取和写入（修改）操作。 寄存器写（修改）寿命典型值为 10 万次， 读取次数没有限制。

数据模式
寄存器数据值采用大端模式， 数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中，数据帧传输时先传输低地址字节后传输高字节。每个寄存器对应两个字节，则单个寄存器的值=低字节值*256+高字节值。

使用握手协议
在读写寄存器时，建议使用 VMXXX 模块的握手协议（非必须），当检测到模块空闲时发起寄存器操作（硬件握手详见“ 2.3.2 硬件握手” ，软件握手详见“ 3.7.2 软件握手” ）。

冲突解决
当模块收到上位机指令时原则上会立即处理并返回应答信息，若模块“正忙” 时， VMXXX 采用测量优先的原则，等待当前测量周期结束才会响应。 不同的工作参数会有不同的“ 忙” 时长（详见“3.15 测量时长与优化” ），在发送指令后，若模块未能及时回复，应继续等待其响应并返回响应信息。 在模块未回复前，向模块发送多条指令没有意义，模块仅会响应最先收到的一条指令。
注：数字接口通讯会在一定程度上影响振弦传感器频率采集精度，不要过于频繁的对数字接口发送指令。

基本概念
振弦传感器：（vibrating wire sensor）是以拉紧的金属钢弦作为敏感元件的谐振式传感器。当弦的长度确定之后，其固有振动频率的变化量即可表征钢弦所受拉力的大小。根据这一特性原理，即可通过一定的物理（机械）结构制作出测量不同种 类物理量的传感器（如：应变传感器、压力传感器、位移传感器等），从而实现被测物理量与频率值之间的一一对应关系，通过测量频率值变化量来计算出被测物理量 的改变量。 

振弦传感器采集读数模块：指针对振弦传感器的特性而设计的传感器激励、读数模块。具有集成度高、功能模块化、数字接口的一系列特性，能完成振弦 传感器的激励、信号检测、数据处理、质量评估等专用针对性功能，进行传感器频 率和温度物理量模数转换，进而通过数字接口实现数据交互。振弦传感器读数模块 是振弦传感器与数字化、信息化之间的核心转换单元。 

激励：也称为“激振”，是振弦类传感器频率数据获取的必须过程，仅当传感器收 到合适的激励信号后才能产生自振，而仅当振弦传感器产生自振后才能输出频率信 号，进一步的，读数电路会检测并读取振弦传感器的自振信号，才能通过计算得到 振动频率值。振弦传感器的激励信号（能够使传感器产生自振的外部信号）一般分 为两类，一类为高压短促脉冲，一类为特定频率的多组连续低压脉冲信号。 

高压脉冲激励：使用较高电压（100~200V）向振弦传感器线圈发送短促脉冲，使任 意频率的振弦传感器产生自振的过程或方法。 

低压扫频激励：使用与传感器自振频率相当（接近）的频率向振弦传感器发送连续 的低压（3~10V）脉冲信号，使传感器产生自振的过程或方法。