基于DSP和觸摸屏的串行通信系統研究

針對目前市場上無DSP和觸摸屏直接通信的產品這一缺口，介紹了基于MODBUS協議的維控觸摸屏與TMS320F2812的串口通信系統。通過將DSP的SCI串口和觸摸屏的串口連接，完成DSP的軟件編程和觸摸屏的組態畫面設計。經過實驗調試，該系統能夠實現工作人員不同權限登錄密碼設置，實時數據、故障報警的顯示，閉環PID參數的在線修改等功能，且系統能夠穩定的運行。

在現代工業控制中，最常用的人機接口界面依然采用的是鍵盤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，還存在一定的問題。在實際應用中，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議開發相應的通信程序。本文研究基于MODBUS協議的觸摸屏和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，可以將這兩個串口分別設計轉換成RS232和RS485.本文采用RS485實現DSP和觸摸屏的串行通信，RS485通訊相對于RS232通訊來說有抗電氣干擾和傳輸距離遠的優點，所以在工業控制現場，利用RS485串口和觸摸屏LEVI700L進行通信。如圖1所示是將SCIB口通過MAX3485芯片設計成半雙工方式的RS485接口，即數據可以在兩個方向傳輸，可是不能同時傳輸。圖中RE、DE引腳為發送和接受使能端。DSP通過將引腳PWM2（A1）口設置成通用數字I/O口來控制使能端為1或0，即接收或發送。A、B引腳通過靜電保護芯片PSM712連接到RS485的接收端RS485A和發送端RS485B.圖中D1和D3發光二極管是為了監測DSP正在接受或者發送數據。

觸摸屏LEVI700L帶有一個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協議的通信程序設計

2.1 MODBUS協議的主從編程方法

觸摸屏和DSP按照MODBUS協議通信，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起的，DSP采用中斷方式響應觸摸屏發送來的數據，非通信情況下DSP可以做其它更多的工作。當觸摸屏有數據發送給DSP時，觸發DSP接收中斷，DSP進入接收中斷服務子程序，此時，觸摸屏發送給DSP的是一個完整的數據幀，至少包含8個字節的數據長度，在完整讀取這組數據后，DSP對其進行處理。首先進行從設備站號匹配（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，DSP不回送任何信息；如果匹配成功則進行CRC校驗，若CRC校驗出錯，則查詢失敗，不返回數據信息；若CRC校驗正確，則進行下一步的命令解析，并返回給觸摸屏對應的數據信息。

下面簡要介紹如何從DSP中讀取幾個模擬量并顯示在觸摸屏上，讀可讀寫模擬量寄存器的功能碼是03.

觸摸屏發送的命令為：[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.此命令說明要從DSP的起始地址為00 03的寄存器中讀取兩個模擬量。

此時，若設備地址匹配且CRC校驗正確，則DSP會返回數據給觸摸屏。

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.說明返回的模擬量為16和32.

2.2觸摸屏介紹及組態畫面的設計

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

觸摸屏LEVI700L配套的組態軟件為LEVI Studio，用戶界面友好，易于操作，支持離線和在線模擬。本文以觸摸屏在大功率晶閘管整流控制器中的應用為例，說明觸摸屏的畫面設計。主要有主界面、實時曲線查看整定畫面、參數調節畫面、工作模式查詢畫面，圖2給出主界面和實時曲線查詢畫面。可通過通訊口配置設置觸摸屏和DSP以及其他控制器進行連接，同時可選擇相應的通信協議，本設計中采用Modbus協議，串口參數設置為波特率：38400Kbps，停止位：1位，數據位：8位，無校驗。另外還需要配置各個部件的地址。如圖2中反饋電壓和電流的查看是個數字輸入/顯示部件，根據MODBUS協議要對其讀取地址進行編輯，使用功能碼3對其讀數據。從上節中觸摸屏發送數據的命令格式可知，需要設置DSP的站號和寄存器的類型以及起始地址。

圖2觸摸屏畫面設計