基于DSP和触摸屏的串行通信系统研究

针对目前市场上无DSP和触摸屏直接通信的产品这一缺口，介绍了基于MODBUS协议的维控触摸屏与TMS320F2812的串口通信系统。通过将DSP的SCI串口和触摸屏的串口连接，完成DSP的软件编程和触摸屏的组态画面设计。经过实验调试，该系统能够实现工作人员不同权限登录密码设置，实时数据、故障报警的显示，闭环PID参数的在线修改等功能，且系统能够稳定的运行。

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。