基于DSP和觸摸屏的串行通信系統設計

　　在現代工業(yè)控制中，最常用的人機接口界面依然采用的是鍵盤(pán)和液晶相結合的方式，要讓觸摸屏取代以前的人機接口界面，還存在一定的問(wèn)題。在實(shí)際應用中，觸摸屏一般是針對可編程控制器PLC 設計的，所以DSP 與觸摸屏不能直接通信，必須根據觸摸屏的通信協(xié)議開(kāi)發(fā)相應的通信程序。本文研究基于MODBUS 協(xié)議的觸摸屏和DSP 的通信方法，其中DSP 使用TI公司的TMS320F2812，觸摸屏使用維控科技的LEVI700L。

　　1 DSP 與觸摸屏的硬件電路連接

　　TI 公司的TMS320F2812 芯片有兩組SCI 模塊，SCIA 和SCIB。根據不同的需要，可以將這兩個(gè)串口分別設計轉換成RS232 和RS485。本文采用RS485 實(shí)現DSP 和觸摸屏的串行通信，RS485 通訊相對于RS232 通訊來(lái)說(shuō)有抗電氣干擾和傳輸距離遠的優(yōu)點(diǎn)，所以在工業(yè)控制現場(chǎng)，利用RS485 串口和觸摸屏LEVI700L 進(jìn)行通信。如圖1 所示是將SCIB 口通過(guò)MAX3485 芯片設計成半雙工方式的RS485 接口，即數據可以在兩個(gè)方向傳輸，可是不能同時(shí)傳輸。圖中RE、DE 引腳為發(fā)送和接受使能端。DSP 通過(guò)將引腳PWM2(A1)口設置成通用數字I/O 口來(lái)控制使能端為1 或0，即接收或發(fā)送。A、B 引腳通過(guò)靜電保護芯片PSM712 連接到RS485 的接收端RS485A 和發(fā)送端RS485B。圖中D1 和D3 發(fā)光二極管是為了監測DSP 正在接受或者發(fā)送數據。

　　觸摸屏LEVI700L 帶有一個(gè)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。本設計中DSP 和觸摸屏的通信采用RS485，因此，只需將圖1 中的RS485A 和觸摸屏DB9 口的1 引腳連接，RS485B 與6 引腳連接即可。

　　圖1 RS485 串口通信電路設計

　　2 基于MODBUS 協(xié)議的通信程序設計

　　2.1 MODBUS 協(xié)議的主從編程方法

　　觸摸屏和DSP 按照MODBUS 協(xié)議通信，將觸摸屏作為主站，DSP 作為從站，串口連接采用RS485。觸摸屏和DSP 的通信是有觸摸屏發(fā)起的，DSP 采用中斷方式響應觸摸屏發(fā)送來(lái)的數據，非通信情況下DSP 可以做其它更多的工作。當觸摸屏有數據發(fā)送給DSP 時(shí)，觸發(fā)DSP 接收中斷，DSP 進(jìn)入接收中斷服務(wù)子程序，此時(shí)，觸摸屏發(fā)送給DSP 的是一個(gè)完整的數據幀，至少包含8 個(gè)字節的數據長(cháng)度， 在完整讀取這組數據后，DSP 對其進(jìn)行處理。首先進(jìn)行從設備站號匹配(本文中DSP 站號設為07)，如果匹配不成功則DSP 不響應觸摸屏的查詢(xún)，DSP 不回送任何信息;如果匹配成功則進(jìn)行CRC 校驗，若CRC 校驗出錯，則查詢(xún)失敗，不返回數據信息;若CRC 校驗正確，則進(jìn)行下一步的命令解析，并返回給觸摸屏對應的數據信息。

　　下面簡(jiǎn)要介紹如何從DSP 中讀取幾個(gè)模擬量并顯示在觸摸屏上，讀可讀寫(xiě)模擬量寄存器的功能碼是03。

　　觸摸屏發(fā)送的命令為：[設備地址] [功能碼03] [起始寄存器地址高8 位] [低8 位] [讀取的寄存器數高8 位] [低8 位][CRC 校驗的低8 位] [CRC 校驗的高8 位] 。

　　例如：07 03 00 03 00 02 34 6D。此命令說(shuō)明要從DSP的起始地址為00 03 的寄存器中讀取兩個(gè)模擬量。

　　此時(shí)，若設備地址匹配且CRC 校驗正確，則DSP 會(huì )返回數據給觸摸屏。

　　DSP 返回的數據為：[設備地址] [功能碼03] [返回的字節個(gè)數][數據1][數據2]…[數據n][CRC 校驗的低8 位] [CRC 校驗的高8 位]。

　　例如響應上面的命令返回的數據為：07 03 04 00 10 0020 9C 2E。說(shuō)明返回的模擬量為16 和32。

　　2.2 觸摸屏介紹及組態(tài)畫(huà)面的設計

　　觸摸屏LEVI700L 是維控科技生產(chǎn)的7 英寸真彩TFT，主板規格：RISC CPU 400MHz，128M Flash，64DDRAM。擁有一個(gè)DB9 串口，支持RS232/RS485/RS422 通信，另外包括一個(gè)USB Host 和一個(gè)USB Slave。

　　觸摸屏LEVI700L 配套的組態(tài)軟件為L(cháng)EVI Studio，用戶(hù)界面友好，易于操作，支持離線(xiàn)和在線(xiàn)模擬。本文以觸摸屏在大功率晶閘管整流控制器中的應用為例，說(shuō)明觸摸屏的畫(huà)面設計。主要有主界面、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)查看整定畫(huà)面、參數調節畫(huà)面、工作模式查詢(xún)畫(huà)面，圖2 給出主界面和實(shí)時(shí)曲線(xiàn)查詢(xún)畫(huà)面?？赏ㄟ^(guò)通訊口配置設置觸摸屏和DSP 以及其他控制器進(jìn)行連接，同時(shí)可選擇相應的通信協(xié)議，本設計中采用Modbus 協(xié)議，串口參數設置為波特率：38400Kbps，停止位：1 位，數據位：8 位，無(wú)校驗。另外還需要配置各個(gè)部件的地址。如圖2 中反饋電壓和電流的查看是個(gè)數字輸入/顯示部件，根據MODBUS 協(xié)議要對其讀取地址進(jìn)行編輯，使用功能碼3 對其讀數據。從上節中觸摸屏發(fā)送數據的命令格式可知，需要設置DSP 的站號和寄存器的類(lèi)型以及起始地址。

　　圖2 觸摸屏畫(huà)面設計

　　2.3 從站DSP 程序設計

　　若要觸摸屏和DSP 通信成功，在DSP 的串口初始化時(shí)就需要將串口參數設置的和觸摸屏一致， 即波特率：38400Kbps，停止位：1 位，數據位：8位，無(wú)校驗。一旦二者通信成功，觸摸屏會(huì )根據部件設置向DSP 發(fā)送相應的數據命令， 如上節圖2中的反饋電壓和電流，觸摸屏上需要顯示從DSP中讀出的數據，就會(huì )發(fā)送命令：07 03 00 03 0002 34 6D。DSP 接收到命令數據后的處理過(guò)程如圖3 所示。