路面平整度采集模块 Modbus TCP 对接指南

先说一个反直觉的地方

做路面平整度采集模块对接，第一件容易栽的事不是协议细节，而是角色搞反了。

一般做 Modbus 集成的习惯是：自己的程序当主站（Master / Client），设备当从站（Slave / Server），程序主动去设备里读寄存器。这套习惯用在这个模块上会让你连不上——模块的采集卡在网络里是 TCP/IP 主机（Server 侧），站点地址 21，等你的程序主动连上来。

连上之后也不完全是你拉它推：状态数据每 0.15 秒自己发一次，10 米段的结果数据攒够一段自己发一次，都不需要你发指令请求。所以你写的程序本质上是一个"长连接 + 报文分流 + 解析入库"的接收端，只在标定和改参数的时候才发写指令。

默认网络参数：IP 192.168.0.96，端口 8190，站点地址 21。

连接之后会收到三种报文

同一个 socket 上会混着来三类数据，必须按功能码分流，否则解析全乱：

功能码	报文性质	触发方式	内容
0x03 / 0x10	读写寄存器的应答	你发指令后返回	寄存器值
25	10 米段结果包	攒够 10 米自动发	起终点位置、车速、经纬度、100 个高程值、IRI 或 VBI
50	状态包	每 0.15 秒自动发	当前工作模式、车速、经纬度、编码器脉冲、传感器原始读数

建议的分流逻辑：先看报文头里的功能码字段，等于 25 交给"段落结果解析"，等于 50 交给"状态刷新"，其余交给"指令应答队列"。不要试图用报文长度来判断，两类数据包长度接近，靠长度会分辨错。

寄存器怎么用

采集卡的寄存器按 Word 编址，重要的那些如下。读写权限和是否掉电保存都列出来了，这两列在写代码时最容易忽略。

地址	含义	单位 / 取值	读写
0	传感器零位电压更新指令	单次写 10000 生效，其余值无效	写
1	工作模式	1 编码器触发 / 3 GPS 测距 / 4 停止 / 5~150 模拟速度	读写
2	行车速度	10 米/小时	读写
3–4	经度	1×10⁻⁷ 度，高 16 位在前	读写
5–6	纬度	1×10⁻⁷ 度，高 16 位在前	读写
7	GPS 海拔	0.1 米	读写
8–9	编码器脉冲数量	32 位，高 16 位在前	只读
10	编码器脉冲间距	0.1 微米	读写，掉电保存
11	加速度原始电压	毫伏（仅模拟量传感器）	只读
12	加速度值/电压系数	mm/s² 每伏	读写，掉电保存
13	加速度零位	零位加速度 cm/s²；零位电压 mV	只读
14	实时加速度	cm/s²，范围 −10000~10000	只读
15	激光原始电压	毫伏	只读
16	激光位移/电压系数	10 µm 每伏	读写，掉电保存
17	激光零位电压	毫伏	只读
18	激光位移读数	0.05 毫米	只读
19–95	保留	预留给 13 路车辙激光等扩展	—
96–99	采集卡 IP	四个字节，出厂 192.168.0.96	读写，掉电保存
100	TCP 端口	出厂 8190	读写，掉电保存
104	编码器运行模式	0 双相正向 / 1 双相反向 / 2 单相	读写，掉电保存

五个单位换算，错一个数就废了

这个模块的单位全部是定点整数，没有浮点。好处是不会有精度漂移，坏处是每个字段都要乘一个系数，漏乘或乘错不会被报错，只会得到一串看起来合理但完全错误的数。

字段	原始值	换算	例
车速	10 米/小时	×10 得米/小时，÷1000 得 km/h	原始 800 → 80 km/h
经纬度	1×10⁻⁷ 度	÷1×10⁷	原始 1214750000 → 121.475°E
高程值	0.05 毫米	×0.05 得毫米	原始 200 → 10 mm
激光位移读数	0.05 毫米，有符号	×0.05，注意负值	原始 −120 → −6 mm
编码器脉冲间距	0.1 微米	×0.1 得微米	原始 500 → 50 µm
IRI / VBI	mm/km	÷1000 得 m/km	原始 1850 → 1.85 m/km

特别提醒两件事：高程值和高程本身不是一回事，它是相对于某个基准的偏移量，符号有正负；激光位移读数是有符号 16 位整数，解析时必须按 signed 处理，按 unsigned 读会把 −6 mm 读成 3276 mm。

大端字节序

Modbus 规定 16 位寄存器内部是高位在前。32 位数据（如经纬度、编码器脉冲、本段起点位置）拆成两个寄存器，高 16 位落在地址小的那个。所以组装 32 位整数时是 (word[n] << 16) | word[n+1]，反了就得到经纬度错乱的结果——比如经度变成纬度，或者数值大得离谱。

标定类寄存器只能在停止模式写

编码器脉冲间距、加速度电压系数、激光电压系数、IP 与端口，这些是掉电保存的。手册里有一句容易被跳过的话：掉电保存的寄存器，仅在"停止模式"下才可更新。

于是最常见的困惑是"我明明写进去了，一读还是旧值"。原因就是当时还在编码器触发模式或者 GPS 模式。正确的顺序永远是：写 1 号寄存器 = 4（停止）→ 写参数 → 读回校验 → 写 1 号寄存器 = 目标模式。

零位校准是个一次性指令

0 号寄存器比较特殊，它不是"设成某个值"，而是"收到 10000 这个数就执行一次动作"——把当前传感器电压记成零位。写其他任何值都不会有反应。

所以零位校准的标准流程是：

• 切到停止模式

• 把车停在平直路面上，静置，确认车身没有明显振动（人在车上走动都会影响）

• 向 0 号寄存器写 10000

• 读 13 号（加速度零位）和 17 号（激光零位），确认数值已更新且合理

零位不准，后面所有数据的绝对值都偏，而且偏得很隐蔽——波形形状还是对的，就是整体平移了。

一个最小可用流程

把上面这些拼起来，一个能跑通的最小程序大致是这五步：

• 建连。TCP 连 192.168.0.96:8190，超时设 3 秒。断线要有重连，行车颠簸导致网线松动是常态。

• 切停止模式。写 1 号寄存器 = 4，读回确认。

• 设距离参数。编码器方案写 10 号（脉冲间距），GPS 方案跳过这步。同时确认 104 号编码器运行模式对不对（正向/反向/单相）。

• 进入采集模式。有编码器写 1，无编码器写 3。

• 持续接收。状态包用来刷 UI 上的车速和经纬度；25 号包按段落库，每段落一条记录。

调试阶段可以用 5~150 的模拟速度模式，不接编码器也不接 GPS，模块会按设定的虚拟车速自己产生数据。这样能在办公室把整条链路跑通，不用上车。

常见问题

问：连不上，ping 通但端口连不上。
三个方向查：一是采集卡 IP 和你的工控机是不是同一网段（默认 192.168.0.x，很多车载设备用 192.168.1.x，会撞）；二是端口被改过（100 号寄存器），试 8190 之外常用值；三是采集卡只能接受一个 TCP 连接，如果之前的调试程序没退干净，新连接会被拒。

问：收到了数据但解析出来全是乱码数字。
先确认你按功能码分流了。80% 的"乱码"是把 25 号段落包当成寄存器应答在解析，字段错位之后整篇都错。

问：段落数据一直不来。
25 号包是"攒够 10 米才发"。车不动就永远不发。用模拟速度模式测试时，如果设的速度太低（比如 5 km/h），要走 7 秒多才出一段，容易误判成没数据。

问：一个连接能接几台设备？
一个采集卡一个连接。做多车道、多传感器同步采集时，建议按设备分 socket、分线程收，别指望在一个连接里区分。

问：数据要落什么格式？
建议原样存：段落起终点位置、车速、经纬度、IRI 或 VBI，加上那 100 个高程值。高程值按 0.05 毫米存整数，别转成米存浮点——转一次就有一次舍入，后面重新演算 IRI 时误差会累积。

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