基于uCOS_的MODBUS协议的实现.pdf

《装备制造技术》2009 年第1 期 基于uCOS_II 的MODBUS 协议的实现 方 羽，梁广瑞，罗覃东 （广西机电职业技术学院电气工程系，广西南宁530007） 摘要：介绍了modbus 协议，并以EasyARM2131 为硬件平台，在uCOS_II 系统上按照网络分层思想逐层实现R TU 传输模式下 modbus 从站协议栈的过程。通过与组态王、力控组态软件通信连接，表明该实现实时性好、性能稳定。 关键词：uCOS_II ；Modbus 协议；信号量；组态软件 中图分类号：TP316.2 文献标识码：B 文章编号：1672- 545X（2009）01- 0083- 02 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通 2 Modbus 协议从站的实现 过此协议，控制器相互之间及控制器经由网络与其他设备之 间，可以进行通信。Modbus 协议简单易理解，使用广泛，已经 从数据流的处理过程上分析，从站的实现分为链路层和 成为行业通用工业标准。 目前，基于ARM 的嵌入式控制器已 应用层两个部分。链路层负责接收字节信号，并判断是否接收 经广泛应用，在这些嵌入式控制器上实现Modbus 协议，对于 完完整的数据帧数据，当接收完一帧数据时，链路层部分程序 系统联网通信具有很重要意义。 就向应用层发送一个信号量，进而应用层对数据帧进行处理。 uCOS_II 是一种可移植、可剪裁及可剥夺型的多任务实时 另外，应用层处理完功能码要求之后，要反馈信息给主机，将 内核（RTOS），它提供了时间管理和信号量、消息邮箱、消息队 信息发送给主机过程部分，也属于链路层实现功能。因此，如 列等任务间同步和通信的机制。利用该内核的这些机制，设计 何判断一帧数据接收完成和根据数据帧内容执行应用层功 实现Modbus 协议，可以大大提高系统的实时性和稳定性，并 能，就是协议实现的最关键之处。下面以周立功公司的 且易于使用。 EasyARM2131 硬件平台为例介绍其具体实现。 Modbus 协议是主—从协议，仅一个主站（在同一时间）连 2.1 EasyARM2131 简介 接在总线上，一个或多个从站节点也连接在相同的串行总线 EasyARM2131 采用 PHILIPS 公司基于 ARM7TDMI—S 上。对采用Modbus 协议进行通信的控制器，在系统中主要配 核、单电源供电和LQFP64 的LPC2131 。LPC2131 拥有两个符 置为从站，对应与CS 模型中的服务器端，令主站实现机制与 合550 工业标准的异步串行口（UART），可以通过查询和中断 从站相类似，因此本文只详细论述Modbus 的从站协议的实现。 两种方式收发数据，板上已经具有RS- 232 转换电路，可以直 接与PC 机通信。LPC2131 还带有两个32 位可编程定时/ 计 1 Modbus 协议描述 数器 2.2 数据链路层的实现 Modbus 协议是一个两层协议，对应与ISO 分层模型中的 本层的目的仅为下一层应用层提供接收到的帧数据，接 链路层和应用层。Modbus 协议定义了一个独立于底层通信层 受到一帧数据后，发送多值信号量给帧数据处理任务。为了保 的简单协议数据单元，在用于特定总线和网络上时，引入一些 证接收数据能力，使用环形队列数据帧缓冲区，当每接收到一 附加的域，从而构成应用数据单