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中经常需要观察系统的运行状态或者修改运行参数。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。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pic16f877单片机和人机有限公司的eview mt510t型触摸屏为例，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讯，主要是解决通讯协议的问题。本文使用开放的modbus通讯协议，以触摸屏作主站，单片机作从站。eview触摸屏本身支持modbus通讯协议，如果单片机也支持modbus协议，就可以进行通信了。触摸屏与单片机之间采用的rs-232c兼容接口直接连接，传输速率设置为9600kb/s。图1为该系统的。 将pic16f877单片机rc6、rc7口设置为异步串行通信模式，经过max232芯片将ttl电平转换为rs232电平，再与eview触摸屏[rs-232]接口相连，即完成了硬件连接。eview触摸屏plc[rs-232]接口的管脚2为txd，管脚3为rxd。 2 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表1所示。 表1 通讯的字格式
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0～9，a～f。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。
3 单片机与触摸屏地址的对应关系 eview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、0x、1x、3x、4x、rwi、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；0x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都是触摸屏的内部地址，起辅助作用。使用这些读取地址的设备类型，触摸屏即可显示或设定控制器寄存器或i/o口的数值。以“数值输入”元件为例，通过“小键盘”输入数据即可设置单片机寄存器或i/o口的数值。如果启动了“触发地址”，那么当被触控时，输入的数据就被存放到了指定的单片机地址中。 4 通信程序的开发 触摸屏与单片机的通信程序采用pic单片机c语言编写。编译工具选择hitech公司的picc编译器。程序共分三大模块，即初始化模块、数据接收模块以及数据处理及发送模块。主程序流程图如图2所示。 pic16f877单片机usart功能模块带有一个八位的波特率发生器brg，brg支持usart的同步和异步工作方式。用spbrg寄存器控制一个独立的八位定时器的周期。在异步方式下，发送状态/控制寄存器txsta的brgh位（即d2）被用来控制波特率。对串行口进行的初始化如下： gie=1; %全局中断允许; spbrg=25; %设置波特率为9600； txsta=0x04； %选择异步高速方式； rcsta=0x80; %允许同步串行口工作； rtisc6=1； trisc7=1； %将c口的rc6和rc7设置为异步串行通信模式； pfie=1; %外围接口中断允许； rcie=1; %usart接收中断允许； txie=1; %usart发送中断允许； 数据接收模块由一个中断函数组成。该中断函数将触摸屏发来的modbus数据帧存储在一个自定义的数组中，当一帧数据接收完时，置接收结束标志位为1，转入数据处理及发送模块。串行通信接收器的核心是接收移位寄存器rsr，当接收到停止时，如果rcreg缓冲器为空，rsr就把接收到的数据送入rcreg。传送完成后，接收中断标志位rcif被置1。实际的中断是否被cpu响应，可以通过设置外围接口中断允许寄存器pie1的中断允许位rcie来控制。 数据处理及发送模块执行modbus协议功能码对应的运用。eview触摸屏与单片机以modbus协议通信，用到的modbus功能码如表2所示。 表2 通信程序用到的功能码
以modbus功能码03为例来说明触摸屏及单片机的实际通信数据格式。如单片机地址编号为01h，触摸屏需要查看单片机中地址为0031h的寄存器的值，发送命令格式如表3所示。 表3 触摸屏发送数据结构
假设单片机中地址为0031h的寄存器中断为05h，则单片机的回复命令如表4所示。 表4 单片机应答数据结构
当波特率达到38400kb/s时，通信仍然稳定可靠。本系统具有连接电路简单、组态灵活、通信可靠性高等特点，并已成功应用于物料筛选控制系统项目中。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者支持该协议，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。 |
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