基于μC/OS-II的Modbus協(xié)議測試系統

　1 引言

　　Modbus 協(xié)議最初由Modicon 公司開(kāi)發(fā)出來(lái)，1979 年末該公司成為施耐德自動(dòng)化 （Schneider Automation）部門(mén)的一部分?，F在Modbus 協(xié)議已經(jīng)是工業(yè)領(lǐng)域全球最流行的協(xié) 議。Modbus 協(xié)議為應用層報文傳輸協(xié)議，僅定義了通訊消息結構，一個(gè)Modbus 信息幀包 括從機地址、功能碼、數據區和數據校驗碼。Modbus 協(xié)議支持傳統的RS-232、RS-422、 RS-485 和以太網(wǎng)設備。許多工業(yè)設備，包括PLC、DCS、智能儀表等都在使用Modbus 協(xié) 議作為它們之間的通訊標準。 為適應當前開(kāi)發(fā)Modbus 設備過(guò)程中協(xié)議測試的需求以及Modbus 設備在線(xiàn)測試的需 要，本文提出并實(shí)現了基于ARM 嵌入式處理器、μC/OS 實(shí)時(shí)操作系統的Modbus 協(xié)議測試 系統，并給出了系統的軟硬件設計。

　　2 系統結構

　　Modbus 協(xié)議測試系統硬件設計采用了工業(yè)級嵌入式處理器HMS30C7202 。 HMS30C7202 是Hynix 公司的高性能、低功耗32 位RISC 微處理器，它由ARM720T 內核 和其他一些外圍接口電路組成，工作頻率為70MHz，支持8KB 的數據與指令Cache、2KB 的SRAM、支持段式和頁(yè)式存儲的MMU、寫(xiě)緩沖器及AMBA 接口。

　　HMS307202 采用0.25μm 低功耗CMOS 工藝，片內電壓2.5V，I/O 支持3.3V 電壓，采用了256 管腳QFP/BGA 封裝。 HMS30C7202 片上資源十分豐富，具有極高的集成度，非常適用于嵌入式系統應用，主要 應用于PDA、智能電話(huà)、個(gè)人音頻設備等場(chǎng)合。 測試系統提供了RS-232 和以太網(wǎng)接口，用于實(shí)現和被測Modbus 設備的聯(lián)接。系統 RS-232 接口芯片采用MAX3232。在嵌入式系統內部，將MAX3232 的接收輸出端與 HMS30C7202 的通用IO 端口E24 相連。工作時(shí)，使用串行電纜將測試系統RS-232 串口和 被測設備的串口聯(lián)接起來(lái)，在測試系統中通過(guò)運行測試軟件實(shí)現對Modbus 協(xié)議的測試。系 統結構如圖1 所示。

　　測試系統的系統軟件采用μC/OS-II 實(shí)時(shí)操作系統，μC/OS-II 的前身是μC/OS，由美國 人Jean Labrosse 編寫(xiě)。μC/OS-II 是一種可剝奪型的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，其特點(diǎn)是可固化，可裁減，移植性好。μC/OS-II 功能強大，最多支持56 個(gè)用戶(hù)任務(wù)，支持信號量、消息郵箱、 消息隊列等多種常用的進(jìn)程間通信機制。

　　現已成功移植到幾乎所有知名的MCU 上，其穩定 性與可靠性已經(jīng)得到檢驗[1]。 μC/OS-II 是一個(gè)可剝奪型搶占式實(shí)時(shí)多任務(wù)內核。μC/OS-II 大部分代碼是用ANSI C 語(yǔ) 言編寫(xiě)的，僅包含一小部分匯編語(yǔ)言代碼，使之可以提供給不同架構的微處理器使用。至今， 從8 位到64 位，μC/OS-II 已經(jīng)在40 多種不同架構的微處理器上使用。

　　世界上已經(jīng)有成千上 萬(wàn)的人在各個(gè)領(lǐng)域中使用μC/OS，這些領(lǐng)域包括：照相機行業(yè)、航空業(yè)、醫療器械、網(wǎng)絡(luò )設 備、自動(dòng)提款機以及工業(yè)機器人等。 由于μC/OS-II 僅僅是一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)的內核，移植μC/OS-II 到處理器平臺以后，離實(shí) 際的應用還有一段距離。因此必須對μC/OS-II 進(jìn)行必要的擴充，才能建立一個(gè)實(shí)用的實(shí)時(shí) 操作系統。擴充工作主要包括：建立文件系統、為外部設備建立驅動(dòng)程序并規范相應的API 函數、創(chuàng )建圖形用戶(hù)接口（GUI）函數、建立其他實(shí)用的應用程序接口（API）函數等[2]。

　　圖1 測試系統結構圖