实验5——485总线及Modbus通讯协议实验

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课程名称:嵌入式软件技术开课机房:11号机房

2012年4月24日星期二8:10~11:35

一、实验任务与实验目的

二、报告内容

Freemodbus是modbus协议在嵌入式处理器上的实现。包括AVR,PIC,WIN32等等平台。它是开放性源代码,可用于商业目的。

它实现了Modbus RTU/ASCII、TCP三种传输方式,当前版本是1.5,支持以下功能:

∙读输入寄存器(0x04)

∙读保持寄存器(0x03)

∙写单个寄存器(0x06)

∙写多个寄存器(0x10)

∙读/写多个寄存器(0x17)

∙读取线圈状态(0x01)

∙写单个线圈(0x05)

∙写多个线圈(0x0F)

∙读输入状态(0x02)

∙报告从机标识(0x11)

本实现基于最新的标准并且与标准完全兼容。接收和传输Modbus RTU/ASCII数据帧是通过一个由硬件提取层的调用来驱动状态机实现的。这就使得协议非常容易移植到其他的平台之上。当接收一个完整的数据帧后,该数据帧被传入Modbus应用层,数据帧的内容在该层内得到解析。为方便地增加新的Modbus功能,Freemodbus在应用层提供了钩子函数Hooks。

如果用到了Modbus TCP协议,那么当准备处理一个新数据帧的时候,移植层就必须首先向协议层发送一个事件标志。然后,协议栈调用一个返回值为接收到的Modbus TCP数据帧的函数,并且开始处理这个数据帧。如果数据有效,则响应的Modbus反馈帧将提供给移植层生成反馈帧。最后,该反馈帧被发送到客户端。

二、实现FreeModbus协议所需要的软/硬件需求

Modbus协议对硬件的需求非常少——基本上任何具有串行接口,并且有一些能够容纳modbus 数据帧的RAM的微控制器都足够了。

∙一个异步串行接口,能够支持接收缓冲区满和发送缓存区空中断。

∙一个能够产生RTU传输所需要的t3.5 字符超时定时器的时钟。

对于软件部分,仅仅需要一个简单的事件队列。The STR71X/FreeRTOS 移植使用FreeRTOS 队列作为事件队列来减少Modbus 任务所需要的时间。小点的微控制器往往不允许使用操作系统,在那种情况下,可以使用一个全局变量来实现该事件队列(The Atmel AVR 移植使用这种方式实现)。

实际的存储器需求决定于所使用的Modbus 模块的多少。下表列出了所支持的功能编译后所需要的存储器。ARM 项数值是使用GNUARM 编译器 3.4.4 使用-O1 选项得到的。AVR项数值是使用WinAVR 编译器 3.4.5 使用-Os 选项编译得到的。

∙ATMega8/16/32/128/168/169 with WinAVR. See AVR/demo.c for an example.

Coldfire devices:

∙MCF5235 with GCC. See MCF5235/demo.c for an example.

∙MCF5235 with CodeWarrior and FreeRTOS port for ColdFire. See

MCF5235CW/demo.c for an example.

∙MCF5235/TCP with GCC. This port features FreeRTOS and the lwIP stack.

The lwIP part is generic and therefore it should be used as a basis for other

lwIP ports.

MSP430 devices

∙MSP430F169 with Rowley Crossworks. See MSP430/demo.c for an example.

∙MSP430F169 with GCC. See MSP430/demo.c for an example.

Z8Encore devices

∙Z8F6422 and Z8F1622 port. See Z8ENCORE/demo.c for an example. The port uses ZDS II - Z8 Encore! 4.10.1 as development environment.

Win32:

∙ A Win32 Modbus RTU/ASCII Port.

∙ A Win32 Modbus/TCP Port.

Linux:

∙ A Linux (uCLinux or other distributions) Modbus RTU/ASCII Port.

任务一

PortTimer.c中:xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us ) 负责配置一个时基,vMBPortTimersEnable( ) 启用这个时基。

比如执行:

xMBPortTimersInit( 10000 );

vMBPortTimersEnable( );

Port.c

/* ----------------------- System includes --------------------------------*/ #include"hw_types.h"

#include"interrupt.h"///zd

/* ----------------------- Modbus includes

----------------------------------*/

/* ----------------------- Variables

----------------------------------------*/