基于DSP和觸摸屏的串行通信系統(tǒng)研究

針對(duì)目前市場(chǎng)上無(wú)DSP和觸摸屏直接通信的產(chǎn)品這一缺口，介紹了基于MODBUS協(xié)議的維控觸摸屏與TMS320F2812的串口通信系統(tǒng)。通過(guò)將DSP的SCI串口和觸摸屏的串口連接，完成DSP的軟件編程和觸摸屏的組態(tài)畫面設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)工作人員不同權(quán)限登錄密碼設(shè)置，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、故障報(bào)警的顯示，閉環(huán)PID參數(shù)的在線修改等功能，且系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行。

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(wèn)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(lái)說(shuō)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(guò)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(guò)將引腳PWM2（A1）口設(shè)置成通用數(shù)字I/O口來(lái)控制使能端為1或0，即接收或發(fā)送。A、B引腳通過(guò)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(lái)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(zhǎng)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(shuō)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(shuō)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L(zhǎng)EVI 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(shuō)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。可通過(guò)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(wú)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)