基于MODBUS协议的单片机与触摸屏通信_金杰

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（M aster），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-4852W接口相连，即完成了硬件连接，其中P3.2作为收发控制信号。

MT6070iH触摸屏RS-4852W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M odbus装置
将MT6070iH触摸屏设定成Modbus装置（以称为M odbus Server），单片机或其它装置只需使用M odbus协议，透过RS232/485接口，即可读写M T6070iH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（device table）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、RS4852W、RS4854W或Ethernet，这里选择RS4852W。

如图2所示。

当接口选择使用RS485时，需选择使用的连接端口（COM1～COM3），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：MODBUS Server，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。

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、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
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。

［关键词］触摸屏MCS-51单片机Modbus协议
通信
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参考文献［1］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M odbus 协议通信，用到的M odbus 功能码如下：
功能码名称作用01读取线圈状态取得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=0x50;//串口方式1，允许接收TMOD=0x20;//定时器1方式2TL1=0xFd;//波特率设为9600TH1=0xFd;//存储定时器初始值EA =1;//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0x3A4B ，
功能码为6，程序如下：
void DateWrite(void){
ES=0;//关中断unsigned int a;unsigned int crc;inData[0]=1;//站号inData[1]=6;//功能码inData[2]=0;//起始地址高位inData[3]=0;//起始地址低位inData[4]=0;//寄存器个数高位inData[5]=1;//寄存器个数低位inData[6]=2;//字节数inData[7]=0x3A;//要写入数据高位inData[8]=0x4B;//要写入数据低位crc=0xffff;
crc=calccrc(9,&inData[0]);//根据前9个字节计算CRC 值inData[9]=crc&0xff;//CRC 值低8位inData[10]=crc>>8;//CRC 值高8位for(a=0;a<11;a++)//共发送11个字节{
SBUF=inData[a];//发送数据while(!TI);TI=0;}ES=1;
//开串行口中断
}
3.从M T6070iH 触摸屏LW 的0地址读取数据从MT6070iH 触摸屏LW 的0地址读取数据，功能码为3，程序如下：
void DateWrite(void){
ES=0;//关中断unsigned int a;unsigned int crc;inData[0]=1;//站号inData[1]=3;//功能码inData[2]=0;//起始地址高位inData[3]=0;//起始地址低位inData[4]=0;//寄存器个数高位inData[5]=1;//寄存器个数低位crc=0xffff;
crc=calccrc(6,&inData[0]);//根据前6个字节计算CRC 值inData[6]=crc&0xff;//CRC 值低8位inData[7]=crc>>8;//CRC 值高8位for(a=0;a<8;a++)//共发送8个字节{
SBUF=inData[a];//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。

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