基于A(yíng)RM9的RTU設計
加入技術(shù)交流群
1．5 存儲器模塊和溫度測量模塊
存儲器包括SDRAM、Norflash和Nandflash。SDRAM用來(lái)臨時(shí)存放數據，確保程序能正常運行；Norflash用于存儲程序；Nandflash用于存儲數據，在RTU突然掉電或通信網(wǎng)絡(luò )故障的情況下，Nandflash能把重要的數據信息保存起來(lái)，待到RTU再次上電并且網(wǎng)絡(luò )通暢時(shí)，再把數據提取出來(lái)發(fā)送出去。
E2PROM可以用來(lái)存儲RTU的初始配置信息，包括RTU設備基本屬性、IP地址信息、網(wǎng)絡(luò )參數、串口參數、主從模式選擇和AD采樣配置等信息。RTU上電運行時(shí)，先從E2PROM中讀取配置信息，RTU初始化各個(gè)模塊之后才能正常工作。
測溫模塊可以用來(lái)測量RTU的工作溫度，并實(shí)時(shí)地或定時(shí)地向上傳輸其溫度值，實(shí)現溫度監控。
2 RTU軟件設計
該新型RTU內嵌μC／OS-II實(shí)時(shí)操作系統，數據傳輸協(xié)議采用Modbus協(xié)議。μC／OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內核，適用于工業(yè)控制中的實(shí)時(shí)監控。Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規定了消息、數據的結構、命令和就答的方式，數據通信采用主-從方式。Modbus協(xié)議需要對數據進(jìn)行校驗，串行協(xié)議中除有奇偶校驗外，ASCII模式采用LRC校驗，RTU模式采用16位CRC校驗。 Modbus／TCP模式?jīng)]有額外規定校驗，因為T(mén)CP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠協(xié)議。在本文中，作為主站的RTU，內嵌的實(shí)時(shí)操作系統μC／OS-II實(shí)現上層Modbus／TCP協(xié)議與Modbus／RTU協(xié)議之間的通信(即上位機與計算機、上位機與下位機之間的通信)。而作為從站的RTU，內嵌的實(shí)時(shí)操作系統μC／OS-II實(shí)現Modbus／RTU協(xié)議通信(即上位機與下位機之間的通信)，對所連接的被測設備進(jìn)行控制信息的輸入輸出以及RTU采集和輸出模塊的控制。以下主要介紹作為從站的RTU軟件設計。
2．1 Modbus／RTU協(xié)議
Modbus串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主-從協(xié)議。在同一時(shí)刻，只有一個(gè)主節點(diǎn)連接于總線(xiàn)，一個(gè)或多個(gè)子節點(diǎn)(最大編號為247)連接于同一個(gè)串行總線(xiàn)。Modbus通信總是由主節點(diǎn)發(fā)起。子節點(diǎn)在沒(méi)有收到來(lái)自主節點(diǎn)的請求時(shí)，從不會(huì )發(fā)送數據。子節點(diǎn)之間從不會(huì )互相通信。主節點(diǎn)在同一時(shí)刻只會(huì )發(fā)起一個(gè)Modbus事務(wù)處理。當設備使用RTU模式在Modbus串行鏈路通信時(shí)，報文中每個(gè)8位字節含有兩個(gè)4位十六進(jìn)制字符。這種模式的主要優(yōu)點(diǎn)具有是較高的數據密度，而且在相同的波特率下比ASCII模式有更高的吞吐率。每個(gè)報文必須以連續的字符流傳送。在RTU模式，報文幀由時(shí)長(cháng)至少為3．5個(gè)字符時(shí)間的空閑間隔區分。如果兩個(gè)字符之間的空閑間隔大于1．5個(gè)字符時(shí)間，則報文幀被認為不完整應該被接收節點(diǎn)丟棄。RTU接收驅動(dòng)程序的實(shí)現，由于1．5個(gè)字符時(shí)間(t1．5)和3．5個(gè)字符時(shí)間(t3．5)的定時(shí)，隱含著(zhù)大量的對中斷的管理。在高通信速率下，這導致CPU負擔加重。因此，在通信速率等于或低于19 200 b／s時(shí)，這兩個(gè)定時(shí)必須嚴格遵守；對于波特率大于19 200 b／s的情形，應該使用2個(gè)定時(shí)的固定值：建議的字符間超時(shí)時(shí)間(t1．5)為750μs，幀間的超時(shí)時(shí)間(t3．5)為1．750ms。
2．2 Modbus數據模型
在一系列不同平臺上，Modbus數據模式有不同的特性，基本平臺有離散輸入、線(xiàn)圈、輸入寄存器和保持寄存器。在該新型RTU系統中，事先要與主站RTU協(xié)商定義好一個(gè)離散輸入對應表、線(xiàn)圈對應表、輸入寄存器對應表、保持寄存器對應表。主站RTU和從站RTU根據對應表中的數據位執行相應的操作。主站RTU讀離散輸入即讀取從站RTU數字量輸入狀態(tài)；主站RTU寫(xiě)線(xiàn)圈即控制從站RTU數字量輸出(繼電器輸出)；從站RTU模擬量輸入(AD采集的數據)存儲于輸入寄存器中，供主站RTU讀?。褐髡綬TU通過(guò)寫(xiě)保持寄存器可以給從站RTU發(fā)送配置信息，從站RTU讀保持寄存器執行相應操作。用來(lái)存儲從站RTU的初始配置信息的E2PROM，就是通過(guò)讀取相應的保持寄存器中數據，寫(xiě)入到E2PROM中，再對RTU重新配置。
2．3 Modbus從站
Modbus主站和Modbus從站是兩個(gè)獨立的模塊，主站為上位機(客戶(hù)機)，而從站為下位機(服務(wù)機)。主站和從站都有相同的數據鏈路層，并且它們的幀報文數據結構都是相同的。Modbus從站服務(wù)任務(wù)是從站協(xié)議的核心組成部分，它的主要工作是處理Modbus主站點(diǎn)功能請求，返回主站請求的保持寄存器、輸入寄存器、線(xiàn)圈和離散量輸入等值，或接收并保存主站寫(xiě)入的保持寄存器和線(xiàn)圈等值；另外，Modbus從站的應用程序也會(huì )讀取或寫(xiě)入相關(guān)的寄存器。從站RTU程序流程：首先，初始化目標板、μC／OS-II、系統時(shí)基等等；接著(zhù)，創(chuàng )建一個(gè)系統初始任務(wù)(優(yōu)先級最高)和Modbus從站服務(wù)程序；再接著(zhù)開(kāi)始運行任務(wù)。基于μC／OS-II的從站RTU程序流程圖如圖6所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/155057.htm
評論