一種嵌入式現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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3．3 MODBUS主站、從站的收發(fā)程序設(shè)計(jì)
網(wǎng)關(guān)作為MODBUS從站時(shí)的主要工作是初始化串口，初始化定時(shí)器，配置嵌套向量中斷控制器(NVIC)，分別對(duì)串口接收數(shù)據(jù)中斷和定時(shí)器中斷設(shè)置響應(yīng)優(yōu)先級(jí)和搶占優(yōu)先級(jí)。從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)A中獲得數(shù)據(jù)，對(duì)獲得的數(shù)據(jù)生成CRC校驗(yàn)碼，組成MODBUS幀從串口按照時(shí)序發(fā)送這一幀數(shù)據(jù)。
串口初始化如下：
MODBUS協(xié)議規(guī)定了2種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)使用RTU模式傳輸，在此模式下報(bào)文中每個(gè)8位字節(jié)含有2個(gè)4位16進(jìn)制字符它的優(yōu)點(diǎn)是較高的數(shù)據(jù)密度，在相同的波特率下比ASCII模式有更高的吞吐率。命令幀由地址碼、功能碼、數(shù)據(jù)語(yǔ)和CRC校驗(yàn)碼構(gòu)成。在RTU模式下，幀與幀之間必須由時(shí)長(zhǎng)至少為3．5個(gè)字符時(shí)間的空閑間隔區(qū)分。整個(gè)幀必須以連續(xù)的字符流發(fā)送，如果兩個(gè)字符之間的空閑間隔大于1．5個(gè)字符時(shí)間，則該幀被認(rèn)為不完整的幀而被丟棄，接收設(shè)備假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。
MODBUS主站程序需要使用3個(gè)定時(shí)器，其中TIM2用于控制發(fā)送的3．5個(gè)字符的幀間隔。TIM3用于控制接收MODBUS從站的回應(yīng)幀的3．5個(gè)字符的幀間隔。TIM4用于接收時(shí)確保字符間的間隔小于1．5個(gè)字符時(shí)間。初始化TIM2與TIM3，定時(shí)時(shí)間為定時(shí)3．645 8 ms(波特率為9 600 b／s時(shí)的3．5字符時(shí)間)：
網(wǎng)關(guān)作MODBUS主站的工作流程如圖7所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/148017.htm
網(wǎng)關(guān)工作在MODBUS主站模式時(shí)對(duì)從站響應(yīng)幀的接收使用中斷處理的方式。在第一個(gè)字節(jié)傳輸結(jié)束后啟動(dòng)TIM4定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為1．5個(gè)字符時(shí)間，在后續(xù)的字節(jié)傳輸結(jié)束時(shí)清零計(jì)數(shù)器，保證一個(gè)幀中的字符間隔不超過(guò)1．5個(gè)字符時(shí)間。接收完成后啟動(dòng)定時(shí)器TIM3，定時(shí)3．5個(gè)字符時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)的接收的任何數(shù)據(jù)都將丟棄。
網(wǎng)關(guān)作為MODBUS從站時(shí)對(duì)化串口和定時(shí)器的初始化與MODBUS主站相同，將數(shù)據(jù)組成CAN的幀，發(fā)送該幀，并向MODBUS主站發(fā)送響應(yīng)幀。網(wǎng)關(guān)作為MODBUS從站的工作流程如圖8所示。
3．4 主程序
主程序中初始化FSMC，初始化LCD，初始化觸摸屏，校正觸摸屏，顯示工作模式選擇界面、參數(shù)配置界面及當(dāng)前工作模式界面。根據(jù)選擇進(jìn)入相應(yīng)工作模式。
4 測(cè)試結(jié)果
在PC機(jī)上使用串口助手和USB-CAN軟件模擬CANBUS與MODBUS的收發(fā)。MODBUS到CANBUS的通信模擬：由PC機(jī)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送一幀數(shù)據(jù)00 01 02 03 0405 06 07，網(wǎng)關(guān)設(shè)置幀ID為0x321并發(fā)出數(shù)據(jù)，通過(guò)CANUSB軟件接收該數(shù)據(jù)為00 01 02 03 04 05 06 07。如圖9所示。CANBUS到MODBUS的通信模擬：使用CAN-USB軟件發(fā)送一幀0f 14 0f 05 00 01 02 03，網(wǎng)關(guān)解析其中數(shù)據(jù)00 01 02 03，并作為MODBUS主站發(fā)送數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸出到串口助手為00 01 02 03。如圖10所示。
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種在CANBUS和MODBUS間進(jìn)行透明的數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧浆F(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)關(guān)，軟硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，通信參數(shù)可現(xiàn)場(chǎng)配置，能夠很好地實(shí)現(xiàn)CANBUS與MODBUS間的通信。該網(wǎng)關(guān)解決了異類現(xiàn)場(chǎng)總線間通信的問(wèn)題，使系統(tǒng)的兼容性、互聯(lián)性、可擴(kuò)充性都得到了極大的提高，具有良好的應(yīng)用前景。
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