基于MODBUS协议的人机接口通信研究

摘要

随着信息技术与计算机技术的迅速发展，人机接口技术越来越多地应用于各个领域。MODBUS协议--目前工业领域中较流行的协议之一，是实现人机接口技术的桥梁。微控制器结合触摸屏的结构体系，是目前最常用的人机接口之一。因此，基于MODBUS协议的人机接口的研究具有一定的现实意义和指导意义。 本文在实验室环境下，以微控制器DSP和MT506TV46触摸屏为对象，对二者间的通信进行了研究，并成功实现了二者间的通信。 本文在MODBUS协议和异步串行通信原理的基础上，对下位机DSP端进行了硬件设计，包括DSP系统硬件的选型及电路设计，串行通信接口电路的设计及实现，同时给出了DSP与触摸屏的连接方式。结合硬件，在CCS2.20编译环境下编写了C语言程序，包括串行通信接口初始化程序、串口接收中断程序、串口发送服务子程序、MODBUS帧处理程序、延时程序、CRC校验程序等。在软、硬件设计完成的基础上，依次进行如下的调试与试验，包括触摸屏通信串口的测试、实际发送和回应MODBUS帧的测试与试验、DSP硬件调试、CCS2.20编译环境及ICETEK-5100仿真系统下对编写的C程序进行仿真调试以及DSP与触摸屏整个通信系统的调试与试验。最终，实现了DSP与MT506TV46触摸屏间的正常通信。 本文提出的基于MODBUSRTU协议用DSP(TMS320LF2407)实现与触摸屏间的通信，弥补了以往触摸屏仅与PLC通信的单一性的缺陷，为开发触摸屏与DSP之间实现直接通信提供了理论依据。同时，在MODBUS协议下，对人机接口技术在工程上的应用，具有一定的指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2 MODBUS协议的发展及应用现状

1.3人机接口的发展现状

1.4课题的研究背景及研究意义

1.5研究内容

第二章 MODBUS协议概述

2.1 MODBUS协议简介

2.2 MODBUS通信原理

2.3 MODBUS通信流程

2.4 MODBUS协议的传输方式

2.4.1 ASCII模式

2.4.2 RTU模式

2.5 MODBUS消息帧

2.5.1 ASCII帧

2.5.2 RTU帧

2.5.3字符的连续传输

2.6错误检验方法

2.6.1奇偶校验

2.6.2帧检测

2.7 MODBUS协议的实现

2.7.1硬件结构

2.7.2软件设计

2.8本章小结

第三章人机接口通信系统的硬件结构设计

3.1引言

3.2 DSP硬件选型及电路设计

3.2.1微控制器的选择及选型

3.2.2TMS320LF2407功能及其特点

3.2.3 DSP系统结构框图

3.2.4 DSP系统组成电路

3.3 EVIEW触摸屏MT506TV介绍

3.4系统串行通信接口的实现

3.4.1系统串行通信接口电路设计

3.4.2串行通信口硬件连接

3.5本章小结

第四章MODBUS协议在串行通信中的试验研究

4.1异步串行通信

4.2 TMS320LF2407的串行通信接口(SCI)

4.2.1 SCI模块的特性

4.2.2 SCI的通信模式

4.2.3 SCI模块的寄存器地址

4.2.4 SCI的端口中断

4.2.5 SCI波特率计算

4.3 MODBUS协议在本系统中的应用

4.3.1系统物理层

4.3.2系统数据链路层

4.3.3系统应用层

4.4本章小结

第五章人机接口通信系统软件设计

5.1引言

5.2 DSP控制器端程序设计

5.2.1触摸屏与DSP通信过程

5.2.2系统主函数流程设计

5.2.3串行通信接口初始化程序

5.2.4串口接收中断程序

5.2.5 MODBUS帧处理模块

5.2.6延时方法及其程序实现

5.2.7数据校验方案及程序设计

5.3 CCS及使用简介

5.4触摸屏组态软件简介

5.5本章小结

第六章系统调试与试验

6.1引言

6.2触摸屏MT506TV46的试验

6.2.1触摸屏串口测试

6.2.2实际MODBUS帧发送回应测试分析

6.3 DSP硬件调试

6.4通信软件的实验室调试

6.5触摸屏与DSP通信试验

6.6本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢