PIC单片机与触摸屏串行通信的MODBUS协议实现

PIC单片机与触摸屏串行通信的MODBUS协议实现

摘要：介绍一种在PIC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PIC单片机C语言编写的部分通信程序。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PIC单片机Modbus协议通信

工控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PIC16F877单片机和人机电子有限公司的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为该系统的电路图。

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PLC[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

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。