基于触摸屏和DSP的串行通信系统设计

　　在现代工业控制中，最常用的人机接口界面依然采用的是键盘和液晶相结合的方式，要让触摸屏取代以前的人机接口界面，还存在一定的问题。在实际应用中，触摸屏一般是针对可编程控制器PLC 设计的，所以DSP 与触摸屏不能直接通信，必须根据触摸屏的通信协议开发相应的通信程序。本文研究基于MODBUS 协议的触摸屏和DSP 的通信方法，其中DSP 使用TI公司的TMS320F2812，触摸屏使用维控科技的LEVI700L。

　　1 DSP 与触摸屏的硬件电路连接

　　TI 公司的TMS320F2812 芯片有两组SCI 模块，SCIA 和SCIB。根据不同的需要，可以将这两个串口分别设计转换成RS232 和RS485。本文采用RS485 实现DSP 和触摸屏的串行通信，RS485 通讯相对于RS232 通讯来说有抗电气干扰和传输距离远的优点，所以在工业控制现场，利用RS485 串口和触摸屏LEVI700L 进行通信。如图1 所示是将SCIB 口通过MAX3485 芯片设计成半双工方式的RS485 接口，即数据可以在两个方向传输，可是不能同时传输。图中RE、DE 引脚为发送和接受使能端。DSP 通过将引脚PWM2（A1）口设置成通用数字I/O 口来控制使能端为1 或0，即接收或发送。A、B 引脚通过静电保护芯片PSM712 连接到RS485 的接收端RS485A 和发送端RS485B。图中D1 和D3 发光二极管是为了监测DSP 正在接受或者发送数据。

　　触摸屏LEVI700L 带有一个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。本设计中DSP 和触摸屏的通信采用RS485，因此，只需将图1 中的RS485A 和触摸屏DB9 口的1 引脚连接，RS485B 与6 引脚连接即可。

　　图1 RS485 串口通信电路设计

　　2 基于MODBUS 协议的通信程序设计

　　2.1 MODBUS 协议的主从编程方法

　　触摸屏和DSP 按照MODBUS 协议通信，将触摸屏作为主站，DSP 作为从站，串口连接采用RS485。触摸屏和DSP 的通信是有触摸屏发起的，DSP 采用中断方式响应触摸屏发送来的数据，非通信情况下DSP 可以做其它更多的工作。当触摸屏有数据发送给DSP 时，触发DSP 接收中断，DSP 进入接收中断服务子程序，此时，触摸屏发送给DSP 的是一个完整的数据帧，至少包含8 个字节的数据长度， 在完整读取这组数据后，DSP 对其进行处理。首先进行从设备站号匹配（本文中DSP 站号设为07），如果匹配不成功则DSP 不响应触摸屏的查询，DSP 不回送任何信息;如果匹配成功则进行CRC 校验，若CRC 校验出错，则查询失败，不返回数据信息;若CRC 校验正确，则进行下一步的命令解析，并返回给触摸屏对应的数据信息。

　　下面简要介绍如何从DSP 中读取几个模拟量并显示在触摸屏上，读可读写模拟量寄存器的功能码是03。

　　触摸屏发送的命令为：［设备地址］ ［功能码03］ ［起始寄存器地址高8 位］ ［低8 位］ ［读取的寄存器数高8 位］ ［低8 位］［CRC 校验的低8 位］ ［CRC 校验的高8 位］ 。

　　例如：07 03 00 03 00 02 34 6D。此命令说明要从DSP的起始地址为00 03 的寄存器中读取两个模拟量。

　　此时，若设备地址匹配且CRC 校验正确，则DSP 会返回数据给触摸屏。

　　DSP 返回的数据为：［设备地址］ ［功能码03］ ［返回的字节个数］［数据1］［数据2］…［数据n］［CRC 校验的低8 位］ ［CRC 校验的高8 位］。

　　例如响应上面的命令返回的数据为：07 03 04 00 10 0020 9C 2E。说明返回的模拟量为16 和32。

　　2.2 触摸屏介绍及组态画面的设计

　　触摸屏LEVI700L 是维控科技生产的7 英寸真彩TFT，主板规格：RISC CPU 400MHz，128M Flash，64DDRAM。拥有一个DB9 串口，支持RS232/RS485/RS422 通信，另外包括一个USB Host 和一个USB Slave。

　　触摸屏LEVI700L 配套的组态软件为LEVI Studio，用户界面友好，易于操作，支持离线和在线模拟。本文以触摸屏在大功率晶闸管整流控制器中的应用为例，说明触摸屏的画面设计。主要有主界面、实时曲线查看整定画面、参数调节画面、工作模式查询画面，图2 给出主界面和实时曲线查询画面。可通过通讯口配置设置触摸屏和DSP 以及其他控制器进行连接，同时可选择相应的通信协议，本设计中采用Modbus 协议，串口参数设置为波特率：38400Kbps，停止位：1 位，数据位：8 位，无校验。另外还需要配置各个部件的地址。如图2 中反馈电压和电流的查看是个数字输入/显示部件，根据MODBUS 协议要对其读取地址进行编辑，使用功能码3 对其读数据。从上节中触摸屏发送数据的命令格式可知，需要设置DSP 的站号和寄存器的类型以及起始地址。

　　图2 触摸屏画面设计

　　2.3 从站DSP 程序设计

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