[發(fā)明專利]用DSP實(shí)現(xiàn)MODBUS異步串行通信協(xié)議的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310675197.4
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN103645714A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石方舟;閔澤生;陳建國(guó);蔣馳雷;王敏;張?zhí)鹛?/a>;熊向杰;傅煒娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司;四川東方電氣自動(dòng)控制工程有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤;段雪茵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）的應(yīng)用開發(fā)，該芯片廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域、通信領(lǐng)域等。本方案主要針對(duì)自動(dòng)控制領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)通信需求，采用廣泛接受的MODBUS通信協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)不同智能設(shè)備之間的異步串行通信。

背景技術(shù)

在工業(yè)控制領(lǐng)域，應(yīng)用了眾多微處理器，如DSP、MCU、ARM、FPGA。DSP以其強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)運(yùn)算能力在電力電子領(lǐng)域，比如風(fēng)電變流器，太陽(yáng)能逆變器等產(chǎn)品上得到了廣泛應(yīng)用。它的主要特點(diǎn)有：采用了哈佛結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)訪問數(shù)據(jù)空間和程序空間；在一個(gè)指令周期可以完成一次乘法和一次加法，F(xiàn)FT運(yùn)算效率高；具有快速的中斷處理和硬件I/O支持等。

MODBUS協(xié)議是MODICON公司1979年為自己的PLC產(chǎn)品而推出的一個(gè)開放式現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議，是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言，通過此協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)控制器相互之間、控制器其它設(shè)備之間進(jìn)行串行通信，目前已成為一種工業(yè)領(lǐng)域被廣為應(yīng)用的真正開放、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

很多電力電子產(chǎn)品例如太陽(yáng)能逆變器等變流器類產(chǎn)品，都需要將運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等通過某種方法傳輸給其他設(shè)備，比如PC以及觸摸屏，通過觀測(cè)這些參數(shù)，達(dá)到調(diào)試和滿足業(yè)主界面操作的目的。而且，相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)正在不斷完善，比如《國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》里提到故障錄波功能需要記錄20個(gè)通道故障前后1分鐘的波形，以對(duì)故障波形進(jìn)行分析。因此自然需要通過某種方式將波形數(shù)據(jù)傳輸至PC。

隨著DSP芯片工藝的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，其成本不斷降低，將廣泛應(yīng)用于其下游行業(yè)例如新能源領(lǐng)域，新能源領(lǐng)域本身也是國(guó)家未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向，與其他設(shè)備之間進(jìn)行通信更是重要的最基本的需求，因此，對(duì)DSP芯片進(jìn)行開發(fā)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)MODBUS協(xié)議，具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種在DSP上實(shí)現(xiàn)MODBUS異步串行通信協(xié)議的方案，當(dāng)以DSP為微處理器的產(chǎn)品需要建立符合MODBUS異步串行通信協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)通信組網(wǎng)，采用此方案即可實(shí)現(xiàn)與其他控制器、PC、以及觸摸屏的通信。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用DSP實(shí)現(xiàn)MODBUS異步串行通信協(xié)議的方法，包括：

-通信數(shù)據(jù)收發(fā)方法

報(bào)文采用RTU幀格式，8個(gè)數(shù)據(jù)位，2個(gè)停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位；波特率設(shè)置為115200bps；DSP接收?qǐng)?bào)文采用SCI中斷方式，使能FIFO及其中斷函數(shù)，中斷等級(jí)設(shè)置為1，即每一個(gè)數(shù)據(jù)觸發(fā)接收中斷函數(shù)，保證接收數(shù)據(jù)可靠；發(fā)送報(bào)文采用查詢方式，在CPU有空閑時(shí)完成發(fā)送；由于MODBUS協(xié)議規(guī)定報(bào)文起始標(biāo)志為t_3.5，報(bào)文傳輸出錯(cuò)標(biāo)志位為t_1.5；CPU定時(shí)器0用于主程序運(yùn)行，采用中斷優(yōu)先級(jí)較低的CPU定時(shí)器1通過其定時(shí)中斷函數(shù)完成計(jì)時(shí)功能；

-報(bào)文解析方法

設(shè)計(jì)報(bào)文解析函數(shù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議的各種不同功能碼的報(bào)文進(jìn)行解析，解析函數(shù)放在主循環(huán)程序中，利用主程序空閑時(shí)間進(jìn)行解析；每個(gè)正常報(bào)文解析之后，發(fā)送相應(yīng)的響應(yīng)報(bào)文，響應(yīng)報(bào)文放入發(fā)送緩沖區(qū)，等待系統(tǒng)空閑時(shí)發(fā)送回主站；每個(gè)報(bào)文最后以2個(gè)字節(jié)的CRC結(jié)束，該CRC通過對(duì)整個(gè)報(bào)文進(jìn)行循環(huán)冗長(zhǎng)檢測(cè)方法得出，報(bào)文接收方以此作為判據(jù)來(lái)判斷接收?qǐng)?bào)文是否正確；所述CRC碼先傳輸?shù)妥止?jié)，再傳輸高字節(jié)。

所述通信數(shù)據(jù)收發(fā)方法的步驟是：將整個(gè)串行通信功能劃分為空閑態(tài)、接收態(tài)、控制等待態(tài)、接收結(jié)束態(tài)、發(fā)送態(tài)、發(fā)送結(jié)束態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)初始化后，串行功能處于空閑狀態(tài)，此時(shí)可以接收也可以發(fā)送；在空閑態(tài)進(jìn)入了接收數(shù)據(jù)中斷程序，則標(biāo)志著一個(gè)新的報(bào)文幀的開始，狀態(tài)轉(zhuǎn)換為接收態(tài)；在接收狀態(tài)如果出現(xiàn)了t_1.5超時(shí)狀態(tài)，則進(jìn)入控制等待態(tài)；在控制等待態(tài)進(jìn)行CRC校驗(yàn)及子節(jié)點(diǎn)地址檢測(cè)，如有誤，則標(biāo)記為幀錯(cuò)誤，如正確，則繼續(xù)等待；等待到出現(xiàn)t_3.5超時(shí)事件，轉(zhuǎn)換為接收結(jié)束態(tài)，此時(shí)如果幀正確，則進(jìn)行幀解析步驟，如果出現(xiàn)幀錯(cuò)誤，則拋棄；之后進(jìn)入空閑態(tài)，一個(gè)完整的接收流程完成；在空閑態(tài)時(shí)，如果發(fā)送報(bào)文緩沖區(qū)達(dá)到了發(fā)送條件，并且此時(shí)系統(tǒng)處于空閑周期，則進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)；發(fā)送采用查詢方式，在控制周期空閑時(shí)間完成，發(fā)送完畢后，又進(jìn)入空閑態(tài)，發(fā)送流程完成。