基于Modbus協(xié)議的ZigBee/工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計

3.2 地址映射

對于ZigBee 設(shè)備，有其IEEE 地址和16 位短地址。設(shè)計中將ZigBee16 位短地址與Modbus 從站地址綁定，從而實現(xiàn)Modbus 主、從各節(jié)點之間地址定向。具體是將一系列Modbus 從 站地址和ZigBee 短地址以配置文件config.txt 下裝到FLASH，網(wǎng)關(guān)在初始化時，讀取配置文件 內(nèi)容，存儲在數(shù)組中。數(shù)組形式為：

char ModbusZigbee_Addr[ ][3]=

[{ModbusAddr0,shortAdd0H, shortAdd0L},……{ ModbusAddrn,shortAddnH,shortAddnL}]

接收UDP 報文后，讀取報文中的Modbus 從站地址，檢索數(shù)組得到與之匹配的 ModbusAddrx（ModbusAddr0 到ModbusAddrn 中查找）,從而讀取該從站ZigBee 短地址 shortAddxH、 shortAddxL。該短地址將附加在所接收的UDP 報文之前，一同作為串行通信 口的轉(zhuǎn)發(fā)報文。

config.txt 文件中，Modbus 從站地址和ZigBee 短地址在存儲時以空格間隔，文件以#結(jié) 束。數(shù)組的第一維長度在讀取文件后確定，定義為Device_Number。檢索ZigBee 短地址函 數(shù)如下：

int ZigBee_Search(char Modbusaddr)

{int i=0;

For(i=0;i

{If(Addr[i][0]== ModbusAddr)

return i ;

}

return Device_Number }

Addr[i][1]、Addr[i][2]為對應(yīng)的ZigBee 短地址。返回值為Device_Number 表示未檢索到。

3.3 緩沖區(qū)設(shè)計及數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)

為了解決以太網(wǎng)口和串行通信口速度配合上，以及解除串口與以太網(wǎng)口耦合，設(shè)計了兩 個環(huán)形隊列作為UDP 接收緩沖區(qū)和串口接收緩沖區(qū)(用宏Buffer_Size 定義)。緩沖區(qū)仿雙口 RAM 思想、按照先進先出（FIFO）原則設(shè)計。 UDP 接收緩沖區(qū)同時是串口發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)。 緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)為：

char UDP_ReceiveBuffer[Buffer_Size]=

[SendNumber1，shortAddxH，shortAddxL，ModbusAddrx，F(xiàn)uncodex，……

……SendNumbern，shortAddxH，shortAddxL，ModbusAddrx，F(xiàn)uncodex]

ModbusAddrx 開始為所接收的UDP 報文，即完整的Modbus/RTU 數(shù)據(jù)。shortAddxH 和shortAddxL 為ZigBee 短地址，SendNumberx 為UDP 報文長度加2，即串口要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)長 度。每次接收的UDP 報文都附加ZigBee 短地址和SendNumberx 這3 個字節(jié)存放在緩沖區(qū) 中。UDP 接收緩沖區(qū)設(shè)置了當(dāng)前存儲數(shù)據(jù)指針(int UDP_Location)，始終指向當(dāng)前存儲數(shù)據(jù) 尾部。類似，針對串口轉(zhuǎn)發(fā)，設(shè)置了當(dāng)前發(fā)送數(shù)據(jù)指針（int Serial_Location）始終指向已經(jīng) 發(fā)送數(shù)據(jù)尾部。系統(tǒng)默認Modbus/RTU 數(shù)據(jù)幀長度不大于256。指針大于Buffer_Size 以后 均回零，此后，原來的報文陸續(xù)被覆蓋。“串口發(fā)送”任務(wù)判斷兩指針是否重合，決定是否 啟動串口轉(zhuǎn)發(fā)。UDP 口接收報文部分程序如下。

串口接收緩沖區(qū)設(shè)計類似。由于數(shù)據(jù)通過固定的端口和IP 地址轉(zhuǎn)發(fā)，存儲數(shù)據(jù)中不再 包含類似于Zigbee 地址的數(shù)據(jù)項。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計適當(dāng)調(diào)整可以用于更多場合。如，動態(tài)管理地址綁定數(shù)組，可以適應(yīng)動態(tài)組網(wǎng)；數(shù)組中增加IP 地址、端口號等可適應(yīng)其他類型報文；調(diào)整緩沖區(qū)大小可以適應(yīng)不同尺寸報 文收發(fā)等。 經(jīng)過多年的重點扶持，我國工業(yè)以太網(wǎng)研究已經(jīng)取得大量成果并廣泛應(yīng)用。目前，工業(yè) 無線通信技術(shù)也列為我國“十一五”863 重點研究項目，ZigBee 等技術(shù)也將逐步廣泛應(yīng)用于 工業(yè)自動化領(lǐng)域。本系統(tǒng)開發(fā)基于市場現(xiàn)有的通用技術(shù)，對中小型控制系統(tǒng)開發(fā)和改造有借 鑒意義。

文章創(chuàng)新點：提出了一種簡潔方便的 Zigbee/以太網(wǎng)接入方案，應(yīng)用地址映射、環(huán)形緩 沖隊列等解決了Zigbee 通信與以太網(wǎng)通信速度協(xié)調(diào)技術(shù)。