ARM7和μC-OS-Ⅱ環(huán)境下Modbus通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)場總線是當(dāng)今工業(yè)自動化領(lǐng)域發(fā)展的熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為工業(yè)自動化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它作為工業(yè)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程中現(xiàn)場設(shè)備之間的聯(lián)系。當(dāng)今現(xiàn)場總線有許多標(biāo)準(zhǔn)，Modbus協(xié)議就是其中比較流行的標(biāo)準(zhǔn)之一，它已經(jīng)在工業(yè)自動化領(lǐng)域風(fēng)靡全球，成為諸如PLC、DCS、智能儀表等很多工業(yè)設(shè)備使用的通信聯(lián)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。目前，Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)的硬件平臺大多數(shù)是8位或16位單片機(jī)，但是隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，生產(chǎn)自動化水平的不斷提高，工業(yè)設(shè)備對

2、系統(tǒng)控制的性能及效率不斷提出新的要求，傳統(tǒng)的單片機(jī)控制由于其本身資源和性能有限，已經(jīng)越來越不能滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求，而以ARM處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)，憑借其強(qiáng)大的功能，快捷的處理速度，支持操作系統(tǒng)移植等優(yōu)點(diǎn)成為即將代替單片機(jī)Modbus總線產(chǎn)品的最佳選擇，也成為近年來工業(yè)界研究的熱點(diǎn)。
　　 本文在Modbus協(xié)議和異步串行通信原理的基礎(chǔ)上，利用ARM處理器搭建了基于Modbus通信網(wǎng)絡(luò)的軟硬件平臺，實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)通過控制AR

3、M處理器與IO設(shè)備的通信，從而達(dá)到PC機(jī)對遠(yuǎn)端節(jié)點(diǎn)IO等設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：主機(jī)，從機(jī)和IO設(shè)備，主機(jī)和從機(jī)構(gòu)建了以PC機(jī)為主機(jī)，Modbus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為聯(lián)絡(luò)載體，ARM處理器為從機(jī)的“主-從”式通信裝置；從機(jī)和IO設(shè)備之間構(gòu)建了以ARM處理器為主機(jī)，Modbus協(xié)議為聯(lián)絡(luò)載體，IO設(shè)備為從機(jī)的“主-從”式通信裝置。整個(gè)系統(tǒng)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，硬件設(shè)計(jì)包括從機(jī)ARM處理器的選型和外圍電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，串口

4、通信接口電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及硬件PCB的設(shè)計(jì)與加工；軟件設(shè)計(jì)包括串口通信接口初始化處理程序，串口接收中斷處理程序，串口發(fā)送中斷處理程序和CRC校驗(yàn)程序，主機(jī)和從機(jī)Modbus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的幀處理程序以及從機(jī)和IO設(shè)備設(shè)備的Modbus幀處理程序等。系統(tǒng)的主機(jī)PC機(jī)采用通用微機(jī)，從機(jī)采用的是自己繪制的PCB加工的ModbusBoard，其主芯片ARM處理器選用的是LuminaryMicro公司的Stellaris系列ARM之LM3S113

5、8，IO采用的是實(shí)驗(yàn)室的DI、DO、AI和AO設(shè)備。
　　 針對目前產(chǎn)品性能升級比較快，系統(tǒng)性能要求不斷提高等特點(diǎn)，在LM3S1138微處理器上移植了μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)。μC/OS-Ⅱ是一種簡單高效、源代碼開放、優(yōu)先級可剝奪的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，是專為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的，可以在簡短的代碼內(nèi)實(shí)現(xiàn)了搶占式任務(wù)調(diào)度和多任務(wù)間通信等功能，對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少開發(fā)周期和降低成本有著重要意義。
　　 測試實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)