基于DSP和觸摸屏的串行通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在現(xiàn)代工業(yè)控制中，最常用的人機(jī)接口界面依然采用的是鍵盤和液晶相結(jié)合的方式，要讓觸摸屏取代以前的人機(jī)接口界面，還存在一定的問題。在實(shí)際應(yīng)用中，觸摸屏一般是針對(duì)可編程控制器PLC 設(shè)計(jì)的，所以DSP 與觸摸屏不能直接通信，必須根據(jù)觸摸屏的通信協(xié)議開發(fā)相應(yīng)的通信程序。本文研究基于MODBUS 協(xié)議的觸摸屏和DSP 的通信方法，其中DSP 使用TI公司的TMS320F2812，觸摸屏使用維控科技的LEVI700L。

　　1 DSP 與觸摸屏的硬件電路連接

　　TI 公司的TMS320F2812 芯片有兩組SCI 模塊，SCIA 和SCIB。根據(jù)不同的需要，可以將這兩個(gè)串口分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成RS232 和RS485。本文采用RS485 實(shí)現(xiàn)DSP 和觸摸屏的串行通信，RS485 通訊相對(duì)于RS232 通訊來說有抗電氣干擾和傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，利用RS485 串口和觸摸屏LEVI700L 進(jìn)行通信。如圖1 所示是將SCIB 口通過MAX3485 芯片設(shè)計(jì)成半雙工方式的RS485 接口，即數(shù)據(jù)可以在兩個(gè)方向傳輸，可是不能同時(shí)傳輸。圖中RE、DE 引腳為發(fā)送和接受使能端。DSP 通過將引腳PWM2(A1)口設(shè)置成通用數(shù)字I/O 口來控制使能端為1 或0，即接收或發(fā)送。A、B 引腳通過靜電保護(hù)芯片PSM712 連接到RS485 的接收端RS485A 和發(fā)送端RS485B。圖中D1 和D3 發(fā)光二極管是為了監(jiān)測(cè)DSP 正在接受或者發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　觸摸屏LEVI700L 帶有一個(gè)DB9 串口， 支持RS232/RS485/RS422，其中2、3、5 用于RS232 通信，1、6 用于RS485通信。本設(shè)計(jì)中DSP 和觸摸屏的通信采用RS485，因此，只需將圖1 中的RS485A 和觸摸屏DB9 口的1 引腳連接，RS485B 與6 引腳連接即可。

　　圖1 RS485 串口通信電路設(shè)計(jì)

　　2 基于MODBUS 協(xié)議的通信程序設(shè)計(jì)

　　2.1 MODBUS 協(xié)議的主從編程方法

　　觸摸屏和DSP 按照MODBUS 協(xié)議通信，將觸摸屏作為主站，DSP 作為從站，串口連接采用RS485。觸摸屏和DSP 的通信是有觸摸屏發(fā)起的，DSP 采用中斷方式響應(yīng)觸摸屏發(fā)送來的數(shù)據(jù)，非通信情況下DSP 可以做其它更多的工作。當(dāng)觸摸屏有數(shù)據(jù)發(fā)送給DSP 時(shí)，觸發(fā)DSP 接收中斷，DSP 進(jìn)入接收中斷服務(wù)子程序，此時(shí)，觸摸屏發(fā)送給DSP 的是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀，至少包含8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)長度， 在完整讀取這組數(shù)據(jù)后，DSP 對(duì)其進(jìn)行處理。首先進(jìn)行從設(shè)備站號(hào)匹配(本文中DSP 站號(hào)設(shè)為07)，如果匹配不成功則DSP 不響應(yīng)觸摸屏的查詢，DSP 不回送任何信息;如果匹配成功則進(jìn)行CRC 校驗(yàn)，若CRC 校驗(yàn)出錯(cuò)，則查詢失敗，不返回?cái)?shù)據(jù)信息;若CRC 校驗(yàn)正確，則進(jìn)行下一步的命令解析，并返回給觸摸屏對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

　　下面簡(jiǎn)要介紹如何從DSP 中讀取幾個(gè)模擬量并顯示在觸摸屏上，讀可讀寫模擬量寄存器的功能碼是03。

　　觸摸屏發(fā)送的命令為：[設(shè)備地址] [功能碼03] [起始寄存器地址高8 位] [低8 位] [讀取的寄存器數(shù)高8 位] [低8 位][CRC 校驗(yàn)的低8 位] [CRC 校驗(yàn)的高8 位] 。

　　例如：07 03 00 03 00 02 34 6D。此命令說明要從DSP的起始地址為00 03 的寄存器中讀取兩個(gè)模擬量。

　　此時(shí)，若設(shè)備地址匹配且CRC 校驗(yàn)正確，則DSP 會(huì)返回?cái)?shù)據(jù)給觸摸屏。

　　DSP 返回的數(shù)據(jù)為：[設(shè)備地址] [功能碼03] [返回的字節(jié)個(gè)數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]…[數(shù)據(jù)n][CRC 校驗(yàn)的低8 位] [CRC 校驗(yàn)的高8 位]。

　　例如響應(yīng)上面的命令返回的數(shù)據(jù)為：07 03 04 00 10 0020 9C 2E。說明返回的模擬量為16 和32。

　　2.2 觸摸屏介紹及組態(tài)畫面的設(shè)計(jì)

　　觸摸屏LEVI700L 是維控科技生產(chǎn)的7 英寸真彩TFT，主板規(guī)格：RISC CPU 400MHz，128M Flash，64DDRAM。擁有一個(gè)DB9 串口，支持RS232/RS485/RS422 通信，另外包括一個(gè)USB Host 和一個(gè)USB Slave。

　　觸摸屏LEVI700L 配套的組態(tài)軟件為LEVI Studio，用戶界面友好，易于操作，支持離線和在線模擬。本文以觸摸屏在大功率晶閘管整流控制器中的應(yīng)用為例，說明觸摸屏的畫面設(shè)計(jì)。主要有主界面、實(shí)時(shí)曲線查看整定畫面、參數(shù)調(diào)節(jié)畫面、工作模式查詢畫面，圖2 給出主界面和實(shí)時(shí)曲線查詢畫面?？赏ㄟ^通訊口配置設(shè)置觸摸屏和DSP 以及其他控制器進(jìn)行連接，同時(shí)可選擇相應(yīng)的通信協(xié)議，本設(shè)計(jì)中采用Modbus 協(xié)議，串口參數(shù)設(shè)置為波特率：38400Kbps，停止位：1 位，數(shù)據(jù)位：8 位，無校驗(yàn)。另外還需要配置各個(gè)部件的地址。如圖2 中反饋電壓和電流的查看是個(gè)數(shù)字輸入/顯示部件，根據(jù)MODBUS 協(xié)議要對(duì)其讀取地址進(jìn)行編輯，使用功能碼3 對(duì)其讀數(shù)據(jù)。從上節(jié)中觸摸屏發(fā)送數(shù)據(jù)的命令格式可知，需要設(shè)置DSP 的站號(hào)和寄存器的類型以及起始地址。

　　圖2 觸摸屏畫面設(shè)計(jì)

　　2.3 從站DSP 程序設(shè)計(jì)

　　若要觸摸屏和DSP 通信成功，在DSP 的串口初始化時(shí)就需要將串口參數(shù)設(shè)置的和觸摸屏一致， 即波特率：38400Kbps，停止位：1 位，數(shù)據(jù)位：8位，無校驗(yàn)。一旦二者通信成功，觸摸屏?xí)鶕?jù)部件設(shè)置向DSP 發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)命令， 如上節(jié)圖2中的反饋電壓和電流，觸摸屏上需要顯示從DSP中讀出的數(shù)據(jù)，就會(huì)發(fā)送命令：07 03 00 03 0002 34 6D。DSP 接收到命令數(shù)據(jù)后的處理過程如圖3 所示。