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桥梁状态参数采集终端标准化设计

在硬件结构上，桥梁状态参数采集终端分为通信母板和信号接口适配子板，两部分通过串行外设接口(serialperipheralinterface，SPI)接口进行连接通信。通信母板可采用通用的网络通信模块。作为标准化设计的关键部分，信号接口适配子板主要包括微控制器单元(microcontrollerunit，MCU)模块、电源管理模块、通信模块、存储模块和传感器接口调理模块等5个部分，如图3所示。依据传感器信号接口标准GB/T30269．701的要求对传感器接口调理模块进行设计，包括模拟信号调理电路和数字通信接口，实现对各种模拟型传感器，开关型传感器和数字总线型传感器的适配接入。

图4 电压型输入接口调理电路

图4为电压型输入接口调理电路，INA326为运算放大器。在软件设计上，桥梁状态参数采集终端嵌入式软件采用模块化低耦合设计思想，其包括传感器接入检测、传感器接口描述读取、数据采集、数据处理、基础通信等多个软件模块，如图5所示。

图5 桥梁状态参数采集终端嵌入式软件结构

依据GB/T30269．701对信号接口的规范要求，构建了标准的信号接口描述文件并保存在内部存储器中，设计了信号接口描述数据结构、解码模块和信号接口匹配模块，其中信号接口描述数据结构定义了桥梁状态参数采集终端各个采集通道的信号接口参数，解码模块以GB/T30269．701规定的格式对采集终端和所接传感器的信号接口描述信息进行解析提取相关信号接口参数，信号接口匹配模块对提取的信号接口参数进行对比计算以判断所接传感器与所接采集终端通道是否匹配。依据GB/T30269．702关于数据接口描述文件和交互协议的要求，设计了桥梁状态参数采集终端通信协议栈，包括数据接口描述信息结构、解码模块、标准数据包构造模块、标准数据包解析模块和基础通信模块等，其中数据接口描述信息结构定义了桥梁状态参数采集终端的ID识别号、通道编码、转换映射关系等信息，数据接口描述解码模块以标准格式对采集终端的数据接口信息进行解析提取数据接口参数，标准数据包构造和解析模块按照标准交互通信协议进行通信数据帧构造解析工作。