基于MODBUS协议的单片机与触摸屏通信.pdf

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1、科技信息在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。触摸屏和单片机通信，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（例如以太网）和其它设备之间进行通信的协议。本文以 AT89S51 单片机和威纶通科技有限公司的 MT6070iH 型触摸屏为例，介绍其通信程序的开发过程。一、系统结构实现触摸屏与单片机的通讯，主

2、要是解决通讯协议的问题。本文使用开放的 Modbus 通讯协议，以触摸屏作主机（Master），单片机作从机（Slaver）。MT6070iH 触摸屏本身支持 Modbus 通讯协议，只要单片机按照 Modbus 协议进行收发数据，就可以进行通信了。触摸屏与单片机之间采用 RS-485 标准接口直接连接，传输速率设置为 9600bps。图 1 为该系统的电路图。图 1 系统电路图将 AT89S51 单片机的 TXD、RXD 口设置为异步串行通信模式，经过 MAX485 芯片将 TTL电平转换为 RS485 电平，再与 MT6070iH 触摸屏 RS-485 2W 接口相连，即完成了硬件连接，其

3、中 P3.2 作为收发控制信号。MT6070iH 触摸屏 RS-485 2W接口的管脚 2 为 485A，管脚 1 为485B，管脚 5 为公共地。二、如何将 MT6070iH 设定成 Modbus 装置图 2 将 MT6070iH 设定成 Modbus 装置将 MT6070iH 触摸屏设定成 Modbus 装置（以称为 Modbus Server），单片机或其它装置只需使用 Modbus 协议，透过 RS232/485 接口，即可读写 MT6070iH 上的数据。将 MT6070iH 设定成 Modbus 装置的方法如下：首先需在 MT6070iH 使用的 MTP 程序的设备清单（devic

4、etable）中增加一个新的设备，此时 PLC 种类需选择“MODBUS Server”，PLC 接口可以选择 RS232、RS485 2W、RS485 4W 或 Ethernet，这里选择 RS485 2W。如图 2 所示。当接口选择使用 RS485 时，需选择使用的连接端口（COM1COM3），并设定正确的通讯参数及站号。这里选择 COM1（9600,N,8,1），站号设定为 1。按下“确定”键后可以在设备清单中发现一个新的装置：MODBUSServer，此时即完成了 Modbus 装置的设定，在完成 MTP 档案的编译并将获得的 XOB 档案下载到触摸屏后，即可透过 Modbus 协议读

5、写MT6070iH 上的数据。三、Modbus 通信协议介绍Modbus 通信协议是一种串行的主从通信协议，网络里仅有一台设置可作为主机（称 Master），其它设备作为从机（称 Slaver），主机不需编号，从机必须编号。协议定义了主机查询及从机应答的信息帧格式。通信时，主机首先向从机发出请求信息，符合相应地址码的从机接收通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务，然后把执行结果返给主机。若从机接收到的校验码与本机计算的不同，则说明数据在通信过程中出现错误，从机把这次请求视为无效，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。当主机收

6、到这一信息时，会重新发送请求信息。校验方式分为 LCR（传送数据为 ACSII 时）校验或 CRC（传送数据为二进制时）校验，这里采用 CRC 校验方式。信息传输为异步方式，并以字节为单位。主从站之间通讯的字格式如下：字格式（串行数据）10 位二进制起始位1 位数据位8 位奇偶校验位无停止位1 位Modbus 协议可支持 ASCII 码或二进制格式的数据传输。ACSII 码方式下每一个字节数据分两个字节传送，二进制方式下用一个字节传送，为了减少数据传输量，一般选二进制数据方式。各个区允许发送的字节均为 16 进制的 09，AF。二进制信息帧标准结构为：初始结构 4 字节的时间地址码1 字节功能

7、码1 字节数据区N字节错误校验 16 位 CRC码结束结构 4 字节的时间二进制模式中，信息开始至少需要 3.5 个字符的静止时间，依据使用的波特率，很容易计算这个静止时间。发送完最后一个字符后，也有一个至少 3.5 个字符的静止时间，然后才能发送一个新的信息。网络上的设备连续监测网络上的信息，包括静止时间。四、通信程序的开发MT6070iH 触摸屏只支持 Bit 和 Word 地址类型，而实际的单片机或其它控制器还有 Byte、Double Word 等表示方法，因此在进行通信时，需要把单片机和触摸屏的数据进行变换。触摸屏画面元件读取地址的设备类型有 LW、0 x、1x、3x、4x、RWI、

8、RW等选项。其中，LW表示该元件读取的是触摸屏内部的地址，如其它元件的地址；0 x表示读取的是控制器的输出信号；1x表示读取的控制器的输入信号;3x 和 4x 指控制器的寄存器地址类型，其中 4x是可读可写的，3x是只读的;RWI、RW都是触基于 MODBUS 协议的单片机与触摸屏通信郑州市电子信息工程学校金杰摘要 本文介绍一种在 MCS-51 单片机与触摸屏之间采用 Modbus协议实现异步串行通信的方法。简单介绍了 Modbus通信协议，给出了硬件电路连接图、程序流程图以及用 MCS-51 单片机 C 语言编写的通信程序。实际使用证明该方法数据传输稳定可靠，并提供了良好的人机交互环境。关键

9、词 触摸屏MCS-51 单片机Modbus协议通信计算机与网络235科技信息农业论坛以及农业人才服务。（5）http:/ 刘艳华,徐勇.不同搜索引擎在农业领域的应用效果对比.农业网络信息,2009 年 08 期.2 严方.互联网上农业信息资源的整合、利用与管理研究.华中农业大学，硕士论文.3陈林官.浅谈国内网上农业信息资源.农业图书情报学刊，2001 年 02 期.（上接第 234 页）摸屏的内部地址，起辅助作用。这里仅以读写 LW的 0 地址的数据为例说明读写过程。MT6070iH 触摸屏与单片机以 Modbus 协议通信，用到的 Modbus 功能码如下：功能码名称作用01读取线圈状态取得

10、一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)02读取输入状态取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)03读取保持寄存器 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值04读取输入寄存器 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值05强置单线圈强置一个逻辑线圈的通断状态06预置单寄存器把具体二进值装入一个保持寄存器1.串口程序的初始化使用定时器 1 作为波特率发生器，对串口的初始化程序如下：void Initial(void)SCON=0 x50;/串口方式 1，允许接收TMOD=0 x20;/定时器 1 方式 2TL1=0 xFd;/波特率设为 9600TH1=0 xFd;/存储定时器初始值EA=1;

11、/全局中断允许TR1=1;/启动定时器2.向 MT6070iH 触摸屏 LW的 0 地址写入数据向 MT6070iH 触摸屏 LW的 0 地址写入数据 0 x3A4B，功能码为 6，程序如下：void DateWrite(void)ES=0;/关中断unsignedinta;unsignedintcrc;inData0=1;/站号inData1=6;/功能码inData2=0;/起始地址高位inData3=0;/起始地址低位inData4=0;/寄存器个数高位inData5=1;/寄存器个数低位inData6=2;/字节数inData7=0 x3A;/要写入数据高位inData8=0 x4B;

12、/要写入数据低位crc=0 xffff;crc=calccrc(9,&inData0);/根据前 9 个字节计算 CRC值inData9=crc&0 xff;/CRC值低 8 位inData10=crc8;/CRC值高 8 位for(a=0;a8;/CRC值高 8 位for(a=0;a8;a+)/共发送 8 个字节SBUF=inDataa;/发送数据while(!TI);TI=0;ES=1;/开串行口中断发送完读取数据的信息，一旦 MT6070iH 触摸屏接收到该信息，经过 CRC 校验，如果没有错误，就会把 LW的 0 地址数据发送给单片机，共 7 个字节，数据格式如下：字节数据段名称1站号2功能码3读取字节数4寄存器数据高位5寄存器数据低位6CRC校验码低位7CRC校验码高位单片机接收完这 7 个字节，根据站号、功能码及 CRC 校验判断是否正确，如果接收正确，则第 4 个字节和第 5 个字节的值就是所需要的MT6070iH 触摸屏 LW的 0 地址的数据。本系统具有连接电路简单、组态灵活、通信可靠性高等特点。由于Modbus 通信协议的开放性的特点，国外进口控制器串行通信大都支持该协议，因此本文所实现的采用 Modbus 协议的串行通信具有广泛的应用价值。计算机与网络236