PIC單片機與觸摸屏串行通信MODBUS協(xié)議

工控中經(jīng)常需要觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)或者修改運行參數(shù)。觸摸屏能夠直觀、生動地顯示運行參數(shù)和運行狀態(tài)，而且通過觸摸屏畫面可以直接修改系統(tǒng)運行參數(shù)，人機交互性好。單片機廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域中，與觸摸屏配合，可組成良好的人機交互環(huán)境。觸摸屏和單片機通信，需要根據(jù)觸摸屏采用的通信協(xié)議為單片機編寫相應(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)備之間進行通信的協(xié)議。本文以PIC16F877單片機和人機電子有限公司的eView MT510T型觸摸屏為例，介紹其通信程序的開發(fā)過程。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實現(xiàn)觸摸屏與單片機的通訊，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，以觸摸屏作主站，單片機作從站。eView觸摸屏本身支持Modbus通訊協(xié)議，如果單片機也支持Modbus協(xié)議，就可以進行通信了。觸摸屏與單片機之間采用的RS-232C兼容接口直接連接，傳輸速率設(shè)置為9600kb/s。圖1為該系統(tǒng)的電路圖。

將PIC16F877單片機RC6、RC7口設(shè)置為異步串行通信模式，經(jīng)過MAX232芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平，再與eView觸摸屏PLC[RS-232]接口相連，即完成了硬件連接。eView觸摸屏PLC[RS-232]接口的管腳2為TXD，管腳3為RXD。

2 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（稱Master），其它設(shè)備作為從機（稱Slaver），主機不需編號，從機必須編號。協(xié)議定義了主機查詢及從機應(yīng)答的信息幀格式。通信時，主機首先向從機發(fā)出請求信息，符合相應(yīng)地址碼的從機接收通訊命令，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。若從機接收到的校驗碼與本機計算的不同，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。當主機收到這一信息時，會重新發(fā)送請求信息。校驗方式分為LCR（傳送數(shù)據(jù)為ACSII時）校驗或CRC（傳送數(shù)據(jù)為二進制時）校驗，這里采用CRC校驗方式。

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表1所示。

Modbus協(xié)議可支持ASCII碼或二進制格式的數(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，一般選二進制數(shù)據(jù)方式。各個區(qū)允許發(fā)送的字節(jié)均為16進制的0～9，A～F。二進制信息幀標準結(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 16位CRC碼
結(jié)束結(jié)構(gòu) ≥4字節(jié)的時間
二進制模式中，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。

3 單片機與觸摸屏地址的對應(yīng)關(guān)系

eView觸摸屏只支持Bit和Word地址類型，而實際的單片機或其它控制器還有Byte、Double Word等表示方法，因此在進行通信時，需要把單片機和觸摸屏的數(shù)據(jù)進行變換。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。使用這些讀取地址的設(shè)備類型，觸摸屏即可顯示或設(shè)定控制器寄存器或I/O口的數(shù)值。以“數(shù)值輸入”元件為例，通過“小鍵盤”輸入數(shù)據(jù)即可設(shè)置單片機寄存器或I/O口的數(shù)值。如果啟動了“觸發(fā)地址”，那么當被觸控時，輸入的數(shù)據(jù)就被存放到了指定的單片機地址中。