基于DSP和触摸屏的串行通信系统设计

　　在现代工业控制中，最常用的人机接口界面依然采用的是键盘和液晶相结合的方式，要让触摸屏取代以前的人机接口界面，还存在一定的问题。在实际应用中，触摸屏一般是针对可编程控制器PLC 设计的，所以DSP 与触摸屏不能直接通信，必须根据触摸屏的通信协议开发相应的通信程序。本文研究基于MODBUS 协议的触摸屏和DSP 的通信方法，其中DSP 使用TI公司的TMS320F2812，触摸屏使用维控科技的LEVI700L。

　　1 DSP 与触摸屏的硬件电路连接

　　TI 公司的TMS320F2812 芯片有两组SCI 模块，SCIA 和SCIB。根据不同的需要，可以将这两个串口分别设计转换成RS232 和RS485。本文采用RS485 实现DSP 和触摸屏的串行通信，RS485 通讯相对于RS232 通讯来说有抗电气干扰和传输距离远的优点，所以在工业控制现场，利用RS485 串口和触摸屏LEVI700L 进行通信。如图1 所示是将SCIB 口通过MAX3485 芯片设计成半双工方式的RS485 接口，即数据可以在两个方向传输，可是不能同时传输。图中RE、DE 引脚为发送和接受使能端。DSP 通过将引脚PWM2(A1)口设置成通用数字I/O 口来控制使能端为1 或0，即接收或发送。A、B 引脚通过静电保护芯片PSM712 连接到RS485 的接收端RS485A 和发送端RS485B。图中D1 和D3 发光二极管是为了监测DSP 正在接受或者发送数据。

　　触摸屏LEVI700L 带有一个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。本设计中DSP 和触摸屏的通信采用RS485，因此，只需将图1 中的RS485A 和触摸屏DB9 口的1 引脚连接，RS485B 与6 引脚连接即可。

　　图1 RS485 串口通信电路设计

　　2 基于MODBUS 协议的通信程序设计

　　2.1 MODBUS 协议的主从编程方法

　　触摸屏和DSP 按照MODBUS 协议通信，将触摸屏作为主站，DSP 作为从站，串口连接采用RS485。触摸屏和DSP 的通信是有触摸屏发起的，DSP 采用中断方式响应触摸屏发送来的数据，非通信情况下DSP 可以做其它更多的工作。当触摸屏有数据发送给DSP 时，触发DSP 接收中断，DSP 进入接收中断服务子程序，此时，触摸屏发送给DSP 的是一个完整的数据帧，至少包含8 个字节的数据长度， 在完整读取这组数据后，DSP 对其进行处理。首先进行从设备站号匹配(本文中DSP 站号设为07)，如果匹配不成功则DSP 不响应触摸屏的查询，DSP 不回送任何信息;如果匹配成功则进行CRC 校验，若CRC 校验出错，则查询失败，不返回数据信息;若CRC 校验正确，则进行下一步的命令解析，并返回给触摸屏对应的数据信息。

　　下面简要介绍如何从DSP 中读取几个模拟量并显示在触摸屏上，读可读写模拟量寄存器的功能码是03。

　　触摸屏发送的命令为：[设备地址] [功能码03] [起始寄存器地址高8 位] [低8 位] [读取的寄存器数高8 位] [低8 位][CRC 校验的低8 位] [CRC 校验的高8 位] 。

　　例如：07 03 00 03 00 02 34 6D。此命令说明要从DSP的起始地址为00 03 的寄存器中读取两个模拟量。

　　此时，若设备地址匹配且CRC 校验正确，则DSP 会返回数据给触摸屏。

　　DSP 返回的数据为：[设备地址] [功能码03] [返回的字节个数][数据1][数据2]…[数据n][CRC 校验的低8 位] [CRC 校验的高8 位]。

　　例如响应上面的命令返回的数据为：07 03 04 00 10 0020 9C 2E。说明返回的模拟量为16 和32。

　　2.2 触摸屏介绍及组态画面的设计

　　触摸屏LEVI700L 是维控科技生产的7 英寸真彩TFT，主板规格：RISC CPU 400MHz，128M Flash，64DDRAM。拥有一个DB9 串口，支持RS232/RS485/RS422 通信，另外包括一个USB Host 和一个USB Slave。

　　触摸屏LEVI700L 配套的组态软件为LEVI Studio，用户界面友好，易于操作，支持离线和在线模拟。本文以触摸屏在大功率晶闸管整流控制器中的应用为例，说明触摸屏的画面设计。主要有主界面、实时曲线查看整定画面、参数调节画面、工作模式查询画面，图2 给出主界面和实时曲线查询画面。可通过通讯口配置设置触摸屏和DSP 以及其他控制器进行连接，同时可选择相应的通信协议，本设计中采用Modbus 协议，串口参数设置为波特率：38400Kbps，停止位：1 位，数据位：8 位，无校验。另外还需要配置各个部件的地址。如图2 中反馈电压和电流的查看是个数字输入/显示部件，根据MODBUS 协议要对其读取地址进行编辑，使用功能码3 对其读数据。从上节中触摸屏发送数据的命令格式可知，需要设置DSP 的站号和寄存器的类型以及起始地址。

　　图2 触摸屏画面设计

　　2.3 从站DSP 程序设计

　　若要触摸屏和DSP 通信成功，在DSP 的串口初始化时就需要将串口参数设置的和触摸屏一致， 即波特率：38400Kbps，停止位：1 位，数据位：8位，无校验。一旦二者通信成功，触摸屏会根据部件设置向DSP 发送相应的数据命令， 如上节图2中的反馈电压和电流，触摸屏上需要显示从DSP中读出的数据，就会发送命令：07 03 00 03 0002 34 6D。DSP 接收到命令数据后的处理过程如图3 所示。