数据字典与状态字

协议总览

各协议对应的接口和选用建议见选择输出，各型号提供哪些接口见适用产品。下面的数据类型、字节序和数据字典对所有协议通用。

CANopen 为定制固件，如需使用请联系我司，要点见附录。

数据类型与比例因子

数据类型

记号	含义	字节
u8 / u16 / u32 / u64	无符号整型	1 / 2 / 4 / 8
i8 / i16 / i32	有符号整型（二进制补码）	1 / 2 / 4
float	IEEE-754 单精度浮点	4

字节序

协议	字节序
HI91 / HI83、J1939、CANFD83	小端（低字节在前）
Modbus RTU	大端（每个寄存器 2 字节，高字节在前；32 位量高字在前）

位编号：所有位字段（MAIN_STATUS、HI83 位图等）以 bit0 为最低位。

比例因子：整型协议（Modbus、J1939）用比例因子还原物理量，物理值 = 原始值 × 比例因子。例如 Modbus 加速度原始值 1000，比例因子 0.00048828，物理值 = 0.488 G。浮点协议（HI91、HI83、CANFD83）已是工程单位。同一物理量在不同协议中的类型、比例因子和单位不同，解码前先对照下面的数据字典。

数据字典

下表按物理量列出各协议的类型、比例因子和单位。括号里是 HI83 位号、Modbus 寄存器地址和 J1939 PGN。

物理量	HI91	HI83（位号）	Modbus（寄存器）	J1939（PGN）
加速度 XYZ	float，G	float，m/s²（bit0）	i16 × 0.00048828 → G（0x0034–0x0036）	i16 × 0.00048828 → G（0xFF34）
角速度 XYZ	float，deg/s	float，rad/s（bit1）	i16 × 0.061035 → deg/s（0x0037–0x0039）	i16 × 0.061035 → deg/s（0xFF37）
磁场 XYZ	float，μT	float，μT（bit2）	i16 × 0.030517 → μT（0x003A–0x003C）	i16 × 0.030517 → μT（0xFF3A）
横滚 / 俯仰	float，deg	float，deg（bit3）	i32 × 0.001 → deg（0x003D–0x0040）	i32 × 0.001 → deg（0xFF3D）
航向 yaw	float，deg，±180°	float，deg，±180°（bit3）	i32 × 0.001 → deg，±180°（0x0041–0x0042）	0xFF41 前 4 字节 i32 × 0.001 → deg，罗盘航向 0–360°；后 4 字节 i32 × 0.001 → deg，±180°
四元数 WXYZ	float	float（bit4）	i16 × 0.0001（0x0046–0x0049）	i16 × 0.0001（0xFF46）
温度	i8，°C（整数）	float，°C（bit8）	i16 × 0.01 → °C（0x0043）	i16 × 0.01 → °C（0xFF43，以型号为准）
气压	float，Pa	float，Pa（bit7）	i32 × 0.01 → Pa（0x0044–0x0045）	—
系统时间	u32，ms	u64，μs，开机累计（bit5）	i32，ms，开机累计（0x004C–0x004D）	—
UTC 日期时间	—	8 字节（bit6）	—	年月日时分秒毫秒（0xFF2F）
倾角 X / Y	—	float，deg（bit9，见下）	i16 × 0.011 → deg（0x004A–0x004B）	i32 × 0.001 → deg（0xFF4A）
MRU 位移	—	float，m（bit10）	i16 × 0.01 → m（0x004E–0x0050）	—
MRU 频率	—	float，Hz（bit11）	i16 × 0.01 → Hz（0x0051–0x0053）	—
姿态 1σ（att_std）	—	float × 3，deg（bit21，见下）	—	—
状态字 MAIN_STATUS	u16	u16	u16（0x0009）	—

• 整型输出（Modbus、J1939）固定按 ±16 G、±2000 deg/s、±1000 μT 换算，超出后停在满量程，不再增大，见量程与带宽。
• ACC_SAT / GYR_SAT 按传感器当前量程判断，可能大于整型输出的量程。整型读数接近满量程时，直接视为不可信，不必等状态位。需要精确数据或完整量程时，用 HI91 / HI83 / CANFD83 的浮点输出。
• 无气压计或无磁力计的型号，对应字段读数无意义，忽略即可。
• 需要 0.01 °C 的温度分辨率时，用 HI83 或 Modbus 的温度字段。HI91 的温度是整数 °C。
• HI83 只输出位图中选中的字段，帧长随字段变化。解析时按每帧的 data_bitmap 逐段累加偏移，不写死帧长和各字段位宽，见 HI83。UTC 段何时有效，看 UTC_UNSYNC。
• HI83 bit21 att_std 是姿态的 1σ 不确定度，三个 float，单位 deg。它是导航轴上的旋转误差，不是欧拉角误差；三个值不按 roll / pitch / yaw 顺序排列，轴序见 HI83 位定义。
• 航向的正方向和零点见航向约定。
• 倾角和罗盘航向始终按右-前-上计算，不受 COORD 影响；使用 MRU 输出时保持 COORD 0，见输出数据轴向。

跨协议解码易错点

数值与预期相差固定倍数（如 9.8、57.3 或 100 倍）时，先核对下面几处的协议、单位和比例因子：

• 加速度：HI91 是 G，HI83 是 m/s²，相差约 9.8 倍。CANFD83 与 HI83 一样是浮点 m/s²，不能套用 J1939 的定点比例因子，见 CANFD83。
• 角速度：HI91 是 deg/s，HI83 是 rad/s，相差约 57.3 倍。CANFD83 同样是 rad/s。
• 航向：J1939 PGN 0xFF41 前 4 字节是罗盘航向，后 4 字节才与其他协议的 yaw 一致。取错字段，方向和符号会相反，见航向约定。
• 气压：Modbus 气压带 0.01 比例因子，不乘会差 100 倍。
• 时间：HI91 的 system_time 随对时状态变化，Modbus 的 CPU 时间始终是开机累计，两者不能互换或相减，见时间与时间戳。

倾角输出

倾角输出直接给出载体相对水平面的倾斜，适合平台调平和角度监测：

• X 轴倾角是横滚，±180°；Y 轴倾角是俯仰，±90°。单轴倾角仪型号 X 轴为 0–360°。
• 输出位置：HI83 bit9、Modbus 寄存器 0x004A / 0x004B、J1939 PGN 0xFF4A，比例因子见上表。HI83 的 bit9 含 roll、pitch、yaw 三个值，倾角取前两个。
• 倾角输出默认不开启。HI83 用 LOG HI83 MAP 加上 bit9，见 HI83 字段选择。J1939 开启 PGN 0xFF4A 的周期，见配置协议。Modbus 寄存器 0x004A / 0x004B 随时可读，无需开启。
• 配合工作模式 7，读数更平滑，见工作模式。
• 零点：把载体放到基准姿态，执行 CONFIG ATT RST 2，见姿态零点与校平。

MRU 输出

MRU 输出仅 MRU 型号提供，其他型号读数为 0。它估计船舶或海上平台的周期性运动，输出三轴位移和对应频率：

运动轴	方向	输出
Heave 垂荡	垂向	位移（m）、频率（Hz）
Surge 纵荡	沿载体前后	位移（m）、频率（Hz）
Sway 横荡	沿载体左右	位移（m）、频率（Hz）

输出位置：HI83 bit10（位移）和 bit11（频率），Modbus 寄存器 0x004E–0x0050（位移）和 0x0051–0x0053（频率）。

注意

MRU 输出是周期运动的估计，不能当作绝对位置或航迹。它只适用于周期性往复运动。典型海浪周期为 3–20 s，超出范围精度下降；初始化需要 5–20 个稳定的海浪周期。周期超过 30 s 的运动、单向线性运动和阶跃位移无法准确测量。

MAIN_STATUS 状态字

MAIN_STATUS 是 16 位状态字，出现在 HI91、HI83、CANFD83 和 Modbus 寄存器 0x0009 中。它是一组状态位，不是错误码，非零不等于故障。按用途检查相关位：姿态应用看 ATT_CONV，9 轴航向再看 MAG_DIST，需要绝对时间看 UTC_UNSYNC。

位	名称	=1 的含义	置位时怎么办
0–2	COORD	3 位数值，不是标志：0 = 右-前-上，4 = ROS。所有带状态字的输出都携带	判断轴向时，连接后读一次 COORD 配置，见输出数据轴向。ROS 下它为 4，不表示异常
3	WB_CONV	陀螺零偏未收敛，精度较差	保持静止 3–5 s。持续置位时，检查模块是否在振动或移动，见上电过程
4	MAG_DIST	9 轴模式下磁场异常，航向精度可能降低；上电后磁基准尚未经转动确认前也为 1。6 轴模式下为 0	远离铁磁物体和电流，转动模块。反复置位则重新校准，见故障排查流程
5	ACC_SAT	当前或最近 2 s 内加速度计量程饱和	这段时间的加速度和姿态不可信。检查冲击是否超出量程，见量程与带宽
6	GYR_SAT	当前或最近 2 s 内陀螺仪量程饱和	同上，对象是角速度和航向
7	ATT_CONV	横滚、俯仰未充分收敛，精度较差；不含航向	保持静止片刻再用姿态。上电初期该位置位属正常，见上电过程
8	保留	—	屏蔽，不解析
9	STATIC	模块被判定为静止	信息位，无需处理
10	MAG_AIDING	工作模式使用磁力计（9 轴）；航向是否可靠还要看 MAG_DIST	信息位。需要磁航向却为 0，检查工作模式
11	UTC_UNSYNC	UTC 未同步。UTC 字段只在本位为 0 时有效；HI91 的 system_time 此时是本地毫秒计数	检查 PPS 与 RMC 接入，见 PPS 对时。清零后 system_time 才是当日 UTC 毫秒，各接口时间戳的含义见时间与时间戳
12	SOUT_PULSE	本帧对应一次 SOUT 脉冲；仅出现在 HI91 / HI83 帧中，CANFD83 和 Modbus 寄存器 0x0009 中恒为 0	信息位，见 SOUT 同步输出
13–15	保留	—	屏蔽，不解析

WB_CONV、ATT_CONV 和 UTC_UNSYNC 置 1 表示「未收敛 / 未同步」，名称容易读反。保留位取值不保证为 0，解析时必须屏蔽。只关心状态标志（bit3–7 和 bit9–12）时，先与掩码 0x1EF8 相与，去掉 COORD 和保留位。

比较不同协议的状态字时，屏蔽 bit12：它只在跟随 SOUT 脉冲的串口帧中置 1。

出厂默认配置

下表是各配置项的出厂默认值。型号差异按接口标注，未标注的行对所有型号适用。「生效时机」列只是索引，规则见生效时机。

配置项	出厂默认	可选范围	生效时机
串口参数	115200 8N1	9 档（4800–921600），见 SERIALCONFIG	SERIALCONFIG 立即；Modbus 写波特率寄存器重启后
默认输出帧	COM1 以 100 Hz 输出 HI91	周期和帧类型见串口与数据输出	立即
带 RS-485 接口的型号	COM1 出厂不主动输出数据帧，只应答命令和 Modbus 请求	需要主动输出时用 LOG 命令开启	立即
HI83 输出	关闭；字段位图 0x000000FF（bit0–7，不含温度）	bit0–11 和 bit21，见HI83	立即，无需重启
-I2C 型号的 HI83 字段	字段位图 0x0000003B（加速度、角速度、欧拉角、四元数、系统时间）	同上	同上
工作模式	0（6 轴）；以 LOG USRCONFIG 读回的 PROFILE 为准	0 / 1 / 4 / 5 / 7，见工作模式	重启后
输出数据轴向	COORD 0（右-前-上）	0 / 4	重启后
安装方向	URFR 024	24 种三位码，见安装方向	重启后
姿态零点	无偏置	见姿态零点与校平	RST 后保存
IO 映射	SYNC_IN = IO1，SOUT = IO2	可选引脚以产品硬件手册为准，见多功能 IO 复用	重启后
Modbus 从站 ID	80（0x50）；-I2C 型号同一个值兼作 I2C 设备地址	Modbus 1–247；I2C 设备地址 0x08–0x77	立即（旧 ID 随即不再应答）
CAN 节点地址	8	1–127	重启后
CAN 标称速率	500 kbit/s（所有带 CAN 接口的型号，含 CAN FD 型号）	速率码 0 / 2 / 3 / 4，见配置协议	重启后
J1939 周期输出	加速度、角速度、横滚俯仰、航向，每 10 ms 一帧（100 Hz），总开关开；其余 PGN（含倾角 PGN 0xFF4A）关闭	周期 0 = 关闭，见配置协议	立即
CANFD83（CAN FD 型号）	关闭；字段位图 0x12B；数据段 4 Mbit/s	见CANFD83	MAP 下一帧、周期立即；数据段速率保存并重启后

• 各接口的行仅适用于带该接口的型号，见适用产品。
• 通信参数（波特率、Modbus ID、CAN 速率和节点）改过之后，以记录的当前值为准。失联时按失联恢复逐项尝试。
• 恢复出厂的完整步骤见恢复出厂。