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 9600 kbps。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1为该系统的原理图。
2 Modbus协议
2.1 Modbus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。
2.2 Modbus RTU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:
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。