单片机与DSP中的Modbus协议下单片机与eView触摸屏的通信方法
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2020-12-10
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信方法信方法
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STC 89C51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
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STC 89C51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，传输速率没置为9 600 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。
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Intel
8051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
2.1 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Modbus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：
2.3 Modbus RTU消息帧结构
Modbus RTU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。这个字节表明，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足十进制的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同应后，典型的处理足重发消息。表1列出了常用Modbus支持
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