基于MODBUS協(xié)議的單片機(jī)與(串口屏)觸摸屏通信(圖文)

導(dǎo)讀：觸摸屏能夠直觀、生動地顯示運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，而且通過觸摸屏畫面可以直接修改系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，人機(jī)交互性好。觸摸屏和單片機(jī)通信，需要根據(jù)觸摸屏采用的通信協(xié)議為單片機(jī)編寫相應(yīng)的通信程序。Modbus協(xié)議是美國Modicon公司推出的一種有效支持控制器之間以及控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間進(jìn)行通信的協(xié)議。
關(guān)鍵詞：觸摸屏，MCS-51單片機(jī)，Modbus協(xié)議，通信

在工業(yè)控制中經(jīng)常需要觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或者修改運(yùn)行參數(shù)。觸摸屏能夠直觀、生動地顯示運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，而且通過觸摸屏畫面可以直接修改系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，人機(jī)交互性好。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域中，與觸摸屏配合，可組成良好的人機(jī)交互環(huán)境。觸摸屏和單片機(jī)通信，需要根據(jù)觸摸屏采用的通信協(xié)議為單片機(jī)編寫相應(yīng)的通信程序。Modbus協(xié)議是美國Modicon公司推出的一種有效支持控制器之間以及控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間進(jìn)行通信的協(xié)議。本文以AT89S51單片機(jī)和廣州易顯科技有限公司的HMImaker觸摸屏為例，介紹其通信程序的開發(fā)過程。
　　一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　實(shí)現(xiàn)觸摸屏與單片機(jī)的通訊，主要是解決通訊協(xié)議的問題。本文使用開放的Modbus通訊協(xié)議，以觸摸屏作主機(jī)（Master），單片機(jī)作從機(jī)（Slaver）。HMImaker觸摸屏本身支持Modbus通訊協(xié)議，只要單片機(jī)按照Modbus協(xié)議進(jìn)行收發(fā)數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行通信了。觸摸屏與單片機(jī)之間采用RS-232或者RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口直接連接，傳輸速率設(shè)置為9600bps。圖1為該系統(tǒng)的電路圖。
　　

　　圖1?系統(tǒng)電路圖
　　將AT89S51單片機(jī)的TXD、RXD口設(shè)置為異步串行通信模式，經(jīng)過MAX485芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，再與HMImaker觸摸屏RS-485 2W接口相連，即完成了硬件連接，其中P3.2作為收發(fā)控制信號。HMImaker觸摸屏RS-485 2W接口的管腳2為485A，管腳1為485B，管腳5為公共地。?
　　二、如何將HMImaker觸摸屏設(shè)定成Modbus裝置
　　將HMImaker觸摸屏設(shè)定成Modbus裝置（以稱為Modbus RTU Master），單片機(jī)或其它裝置只需使用Modbus協(xié)議，透過RS232/485接口，即可讀寫HMImaker觸摸屏上的數(shù)據(jù)。將HMImaker觸摸屏設(shè)定成Modbus裝置的方法如下：
　　首先需在HMImaker觸摸屏使用的程序的界面協(xié)議中增加一個新的設(shè)備，此時PLC種類需選擇“Modbus RTU Master”，PLC接口可以選擇RS232、RS4852W、RS485 4W或Ethernet，這里選擇RS485 2W。如圖2所示。
　　

　　圖2?將HMImaker觸摸屏設(shè)定成Modbus裝置
　　當(dāng)接口選擇使用RS485時，需選擇使用的連接端口（COM1～COM3），并設(shè)定正確的通訊參數(shù)及站號。這里選擇COM1（9600,N,8,1），站號設(shè)定為1。
　　按下“確定”鍵后可以在設(shè)備清單中發(fā)現(xiàn)一個新的裝置：Modbus RTU Master，此時即完成了Modbus裝置的設(shè)定，在完成界面設(shè)計的編譯并將獲得的NANDflash檔案下載到觸摸屏后，即可透過Modbus協(xié)議讀寫HMImaker觸摸屏上的數(shù)據(jù)。
　　三、Modbus通信協(xié)議介紹
　　Modbus通信協(xié)議是一種串行的主從通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)里僅有一臺設(shè)置可作為主機(jī)（稱Master），其它設(shè)備作為從機(jī)（稱Slaver），主機(jī)不需編號，從機(jī)必須編號。協(xié)議定義了主機(jī)查詢及從機(jī)應(yīng)答的信息幀格式。論文大全。通信時，主機(jī)首先向從機(jī)發(fā)出請求信息，符合相應(yīng)地址碼的從機(jī)接收通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒有出錯，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)，然后把執(zhí)行結(jié)果返給主機(jī)。若從機(jī)接收到的校驗(yàn)碼與本機(jī)計算的不同，則說明數(shù)據(jù)在通信過程中出現(xiàn)錯誤，從機(jī)把這次請求視為無效，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯誤的，同時數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。當(dāng)主機(jī)收到這一信息時，會重新發(fā)送請求信息。校驗(yàn)方式分為LCR（傳送數(shù)據(jù)為ACSII時）校驗(yàn)或CRC（傳送數(shù)據(jù)為二進(jìn)制時）校驗(yàn)，這里采用CRC校驗(yàn)方式。信息傳輸為異步方式，并以字節(jié)為單位。主從站之間通訊的字格式如下：
　　字格式（串行數(shù)據(jù)）?10位二進(jìn)制
　　起始位?1位
　　數(shù)據(jù)位?8位
　　奇偶校驗(yàn)位?無
　　停止位?1位
　　Modbus協(xié)議可支持ASCII碼或二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)傳輸。ACSII碼方式下每一個字節(jié)數(shù)據(jù)分兩個字節(jié)傳送，二進(jìn)制方式下用一個字節(jié)傳送，為了減少數(shù)據(jù)傳輸量，一般選二進(jìn)制數(shù)據(jù)方式。各個區(qū)允許發(fā)送的字節(jié)均為16進(jìn)制的0～9，A～F。二進(jìn)制信息幀標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)為：
　　初始結(jié)構(gòu)?≥4字節(jié)的時間
　　地址碼?1字節(jié)
　　功能碼?1字節(jié)
　　數(shù)據(jù)區(qū)?N字節(jié)
　　錯誤校驗(yàn)?16位CRC碼
　　結(jié)束結(jié)構(gòu)?≥4字節(jié)的時間
　　二進(jìn)制模式中，信息開始至少需要3.5個字符的靜止時間，依據(jù)使用的波特率，很容易計算這個靜止時間。發(fā)送完最后一個字符后，也有一個至少3.5個字符的靜止時間，然后才能發(fā)送一個新的信息。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)上的信息，包括靜止時間。
　　四、通信程序的開發(fā)
　　HMImaker觸摸屏只支持Bit和Word地址類型，而實(shí)際的單片機(jī)或其它控制器還有Byte、Double Word等表示方法，因此在進(jìn)行通信時，需要把單片機(jī)和觸摸屏的數(shù)據(jù)進(jìn)行變換。觸摸屏畫面元件讀取地址的設(shè)備類型有LW、0x、1x、3x、4x、RWI、RW等選項。其中，LW表示該元件讀取的是觸摸屏內(nèi)部的地址，如其它元件的地址；0x表示讀取的是控制器的輸出信號；1x表示讀取的控制器的輸入信號;3x和4x指控制器的寄存器地址類型，其中4x是可讀可寫的，3x是只讀的;RWI、RW都是觸摸屏的內(nèi)部地址，起輔助作用。這里僅以讀寫LW的0地址的數(shù)據(jù)為例說明讀寫過程。
　　HMImaker觸摸屏與單片機(jī)以Modbus協(xié)議通信，用到的Modbus功能碼如下：
　　?功能碼?名稱?作用?01?讀取線圈狀態(tài)?取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF) 02?讀取輸入狀態(tài)?取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF) 03?讀取保持寄存器?在一個或多個保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值?04?讀取輸入寄存器?在一個或多個輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值?05?強(qiáng)置單線圈?強(qiáng)置一個邏輯線圈的通斷狀態(tài)?06?預(yù)置單寄存器?把具體二進(jìn)值裝入一個保持寄存器?1.?串口程序的初始化
　　使用定時器1作為波特率發(fā)生器，對串口的初始化程序如下：
　　void Initial(void)
　　{
　　?SCON=0x50; //串口方式1，允許接收
　　?TMOD=0x20; //定時器1方式2
　　?TL1=0xFd; //波特率設(shè)為9600
　　?TH1=0xFd; //存儲定時器初始值
　　?EA=1; //全局中斷允許
　　?TR1=1; //啟動定時器
　　}
　　2.?向HMImaker觸摸屏LW的0地址寫入數(shù)據(jù)
　　向HMImaker觸摸屏LW的0地址寫入數(shù)據(jù)0x3A4B，功能碼為6，程序如下：
　　void DateWrite(void)
　　{
　　?ES=0; //關(guān)中斷
　　?unsigned int a;
　　?unsigned int crc;
　　inData[0]=1; //站號
　　inData[1]=6; //功能碼
　　inData[2]=0; //起始地址高位
　　inData[3]=0; //起始地址低位
　　inData[4]=0; //寄存器個數(shù)高位
　　inData[5]=1; //寄存器個數(shù)低位
　　?inData[6]=2; //字節(jié)數(shù)
　　inData[7]=0x3A; //要寫入數(shù)據(jù)高位
　　inData[8]=0x4B; //要寫入數(shù)據(jù)低位
　　?crc=0xffff;
　　crc=calccrc(9,&inData[0]); //根據(jù)前9個字節(jié)計算CRC值
　　inData[9]=crc&0xff; //CRC值低8位
　　inData[10]=crc>>8; //CRC值高8位
　　for(a=0;a<11;a++) //共發(fā)送11個字節(jié)
　　?{
　　SBUF=inData[a]; //發(fā)送數(shù)據(jù)
　　?while(!TI);
　　?TI=0;
　　?}
　　?ES=1; //開串行口中斷
　　}
　　3.?從HMImaker觸摸屏LW的0地址讀取數(shù)據(jù)
　　從HMImaker觸摸屏LW的0地址讀取數(shù)據(jù)，功能碼為3，程序如下：
　　void DateWrite(void)
　　{
　　?ES=0; //關(guān)中斷
　　?unsigned int a;
　　?unsigned int crc;
　　inData[0]=1; //站號
　　inData[1]=3; //功能碼
　　?inData[2]=0; //起始地址高位
　　inData[3]=0; //起始地址低位
　　inData[4]=0; //寄存器個數(shù)高位
　　inData[5]=1; //寄存器個數(shù)低位
　　?crc=0xffff;
　　crc=calccrc(6,&inData[0]); //根據(jù)前6個字節(jié)計算CRC值
　　inData[6]=crc&0xff; //CRC值低8位
　　inData[7]=crc>>8; //CRC值高8位
　　for(a=0;a<8;a++) //共發(fā)送8個字節(jié)
　　?{
　　?SBUF=inData[a]; //發(fā)送數(shù)據(jù)
　　?while(!TI);
　　?TI=0;
　　?}
　　?ES=1; //開串行口中斷
　　}
　　發(fā)送完讀取數(shù)據(jù)的信息，一旦HMImaker觸摸屏接收到該信息，經(jīng)過CRC校驗(yàn)，如果沒有錯誤，就會把LW的0地址數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，共7個字節(jié)，數(shù)據(jù)格式如下：
　　字節(jié)?數(shù)據(jù)段名稱
　　1?站號
　　2?功能碼
　　3?讀取字節(jié)數(shù)
　　4?寄存器數(shù)據(jù)高位
　　5?寄存器數(shù)據(jù)低位
　　6 CRC校驗(yàn)碼低位
　　7 CRC校驗(yàn)碼高位
　　單片機(jī)接收完這7個字節(jié)，根據(jù)站號、功能碼及CRC校驗(yàn)判斷是否正確，如果接收正確，則第4個字節(jié)和第5個字節(jié)的值就是所需要的HMImaker觸摸屏LW的0地址的數(shù)據(jù)。
　　本系統(tǒng)具有連接電路簡單、組態(tài)靈活、通信可靠性高等特點(diǎn)。由于Modbus通信協(xié)議的開放性的特點(diǎn)，國外進(jìn)口控制器串行通信大者支持該協(xié)議，因此本文所實(shí)現(xiàn)的采用Modbus協(xié)議的串行通信具有廣泛的應(yīng)用價值。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的基于MODBUS协议的单片机与(串口屏)触摸屏通信(图文)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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