51单片机与eview触摸屏Modbus通讯方法_Modbus_eView触摸屏

51单片机与eview触摸屏Modbus通讯方法

2016/3/1 15:57:43

本文介绍了一种基于Modbus 通信协议的eView 触摸屏与常用的51 单片机的通信方法。该方法通过C51 编程实现Modbus 通信，在51 系列单片机上具有通用性，有一定的借鉴作用。工业控制中经常需要观察系统的运行状态或者修改运行参数。触摸屏能够直观、生动地显示运行参数和运行状态，而且通过触摸屏画面可以直接修改系统运行参数，人机交互性好。单片机广泛应用于工控领域中，与触摸屏配合，可组成良好的人机交互环境。触摸屏与单片机通信，需要根据触摸屏采用的通信协议为单片机编写相应的通信程序。Modbus 协议是美国Modicon 公司推出的，一种有效支持控制器之间以及控制器经由网络(如以太网)与其他设备之间进行通信的协议。本文以STC89C51 单片机和人机电子有限公司的eView 触摸屏为例，介绍其通信程序的开发过程。 1.系统结构 实现触摸屏与单片机的通信，主要是解决通信协议的问题。本文使用开放的Modbus 通信协议，以触摸屏作主站，单片机作从站。eView 触摸屏本身支持Modbus通信协议，如果单片机也支持Modbus 协议，就可以进行通信了。eview 触摸屏支持RS-232 和RS-485 两种通信接口。在工业控制领域，由于RS-485 具有可靠性高、传输距离远、抗干扰能力强等优点，所以在本系统中触摸屏与单片机通信采用RS-485 连接，传输速率设置为9600kbps。RS-485 信号传输是一种半双工的传输方式，单片机通过一个RS-232／RS-485 无源转换器把232 信号转换成485信号，连接到eView 触摸屏上。图l 为该系统的原理图。单片机控制系统采用STC89C51 系列单片机，其内部集成MAX810／STC810专用复位电路(原有外部复位可继续保留，与Intel8051 引脚兼容)，具有抗干扰能力强、加密性强、高抗静电(ESD)、超低功耗等特点，而且价格低廉。在本系统中，触摸屏是上位机，单片机是下位机。 2.Modbus 协议 2.1Modbus 协议简介 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(如以太网)与其他设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。不同厂商生产的控制设备可以通过它连成工业网络，集中监控。Modbus 协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其他设备的过程．如何回应来自其他设备的请求，以及怎样侦测错误并记录；制定了消息域格局和内容的公共格式。当在某一Modbus 网络上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，以及决定要产生何种行动。如果需要回应，则控制器将生成反馈信息并用Modbus 协议发出。在其他网络上，包含了M0dhus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。 2.2ModbusRTU 通信数据传输模式当控制器设备基于Modbus 协议以RTU 模式通信时，消息中的每个字节包含2 个4 位的十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。编码采用8 位二进制，十六进制数0～9 和A～F；消息中每个8 位域都是由 2个十六进制字符组成。组织结构如下：

2.3ModbusRTU 消息帧结构 ModbusRTU 消息帧结构如下：

(1)地址码地址码为通信传送的第一个字节。这个宁节表明，由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都有具有唯一的地址码，只有符合地址码的从机才能响应回送，且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码则表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。地址0用作广播地址，以使所有的从设备都能认识。 (2)功能代码功能代码为通信传送的第二个字节。Modbus 通信规约定义可能的代码范围是十进制的1～255。当然，有些代码适用于所有控制器，有些仅适用于某种控制器，还有些保留以备后用。主机发送请求，通过功能码告诉从机执行什么动作；从机响应请求，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，表明从机已响应主机进行操作。如果从机发送的功能码的最高位为1，则表明从机没有响应操作或发送出错，主设备应用程序得到异议的回应后，典型的处理是重发消息。表l 列出了常用Modbus 支持的部分功能码。

以读取线圈状态为例说明。主站发送命令：[设备地址][命令号01][起始寄存器地址高8 位][低8 位][读取的寄存器数高8 位][低8 位][CRC 校验的低8位][高8 位]。从站响应：[设备地址][命令号01][返回的字节个数][数据1][数据2]…[数据n][CRC 校验的低8 位][高8 位]。（信息来源：www.dqjsw.com.cn） (3)数据区数据区根据功能码的不同而不同。数据区包含需要从机执行什么动作，或由从机采集的返送信息。这些信息可以是实际数值、设置点、主机发送给从机或从机发送给主机的地址等。例如，功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必须包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。 (4)错误校验码主机或从机可用校验码判别接收信息是否出错。错误检测域包含一个16 位的值(用2 个8 位的字符来实现)。错误检测域的内容是通过对消息内容进行“循环冗余检测”得出的。CRC 域附加在消息的最后，添加时先是低字节然后是高字节，故CRC 的高位字节是发送消息的最后一个宁节。错误校验采用CRC-16 校验方法。 3.软件编程 下面是采用C5l 编写的软件，主要包括CRC 校验和终端接收及波特率设置等。由于篇幅有限，其他程序略。 //功能：串口初始化，波特率为9600bps,方式1； void lnit_Com(void) { TMOD=0X20; PCON=0X00; SCON=-X50; TH1=0Xfd; TL=0Xfd; TR1=1; EA=1; ES=1; } //CRC 校验函数 uint CRC 16(uchar*pushmsg,unsigned short usdatalen) { uchar uchCRCHi=0xff; //高CRC字节初始化 uchar uchCRCLO=0xff; //低CRC字节初始化 uint ulndex; while (usDataLen--) //传输消息缓冲区 { ulndex=uchCRCHi-*pushMsg0++;// 计算CRC uchCRCHi=uchCRCLO^auchCRCHi[ulndex]; uchCRCLO=uchCRCLO[ulndex]; } return (uchCRCHi<<8|uchcrclo); } //发送函数和判断函数 void send(uchar rrbuf[],int sendCount) { uchar i,crcHi,crclo,j,k=0; uchar sendbuf[32]; usDataLen=sendCount-2; sendbuf[0]=ReceBuf[0]; sendbuf[1]=ReceBuf[1]; sendbuf[2]=sendCount-2; for(j=3;j

4.总结 由于Modhus 协议具有开放性和透明性等特点，而51系列单片机技术成熟、开发成本低，二者的结合将继续成为各类通信系统设计的首选。本设计方法已经应用于触摸屏与单片机通信设计，并取得了较好效果。这种方法对于编制类似的通信软件有一定的借鉴作用，部分程序可以直接移植。