[发明专利]用DSP实现MODBUS异步串行通信协议的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理芯片（DSP）的应用开发，该芯片广泛应用于自动控制领域、通信领域等。本方案主要针对自动控制领域的现场通信需求，采用广泛接受的MODBUS通信协议，以实现不同智能设备之间的异步串行通信。

背景技术

在工业控制领域，应用了众多微处理器，如DSP、MCU、ARM、FPGA。DSP以其强大的数字信号运算能力在电力电子领域，比如风电变流器，太阳能逆变器等产品上得到了广泛应用。它的主要特点有：采用了哈佛结构，可以同时访问数据空间和程序空间；在一个指令周期可以完成一次乘法和一次加法，FFT运算效率高；具有快速的中断处理和硬件I/O支持等。

MODBUS协议是MODICON公司1979年为自己的PLC产品而推出的一个开放式现场总线通信协议，是应用于电子控制器上的一种通用语言，通过此协议，可实现控制器相互之间、控制器其它设备之间进行串行通信，目前已成为一种工业领域被广为应用的真正开放、标准的网络通信协议。

很多电力电子产品例如太阳能逆变器等变流器类产品，都需要将运行状态、参数等通过某种方法传输给其他设备，比如PC以及触摸屏，通过观测这些参数，达到调试和满足业主界面操作的目的。而且，相关产品标准正在不断完善，比如《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》里提到故障录波功能需要记录20个通道故障前后1分钟的波形，以对故障波形进行分析。因此自然需要通过某种方式将波形数据传输至PC。

随着DSP芯片工艺的发展和产业化进程的加快，其成本不断降低，将广泛应用于其下游行业例如新能源领域，新能源领域本身也是国家未来重点发展方向，与其他设备之间进行通信更是重要的最基本的需求，因此，对DSP芯片进行开发，使其能够实现MODBUS协议，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明提供一种在DSP上实现MODBUS异步串行通信协议的方案，当以DSP为微处理器的产品需要建立符合MODBUS异步串行通信协议的现场通信组网，采用此方案即可实现与其他控制器、PC、以及触摸屏的通信。

本发明的技术方案如下：

一种用DSP实现MODBUS异步串行通信协议的方法，包括：

-通信数据收发方法

报文采用RTU帧格式，8个数据位，2个停止位，无奇偶校验位；波特率设置为115200bps；DSP接收报文采用SCI中断方式，使能FIFO及其中断函数，中断等级设置为1，即每一个数据触发接收中断函数，保证接收数据可靠；发送报文采用查询方式，在CPU有空闲时完成发送；由于MODBUS协议规定报文起始标志为t_3.5，报文传输出错标志位为t_1.5；CPU定时器0用于主程序运行，采用中断优先级较低的CPU定时器1通过其定时中断函数完成计时功能；

-报文解析方法

设计报文解析函数，对标准MODBUS协议的各种不同功能码的报文进行解析，解析函数放在主循环程序中，利用主程序空闲时间进行解析；每个正常报文解析之后，发送相应的响应报文，响应报文放入发送缓冲区，等待系统空闲时发送回主站；每个报文最后以2个字节的CRC结束，该CRC通过对整个报文进行循环冗长检测方法得出，报文接收方以此作为判据来判断接收报文是否正确；所述CRC码先传输低字节，再传输高字节。

所述通信数据收发方法的步骤是：将整个串行通信功能划分为空闲态、接收态、控制等待态、接收结束态、发送态、发送结束态；当系统初始化后，串行功能处于空闲状态，此时可以接收也可以发送；在空闲态进入了接收数据中断程序，则标志着一个新的报文帧的开始，状态转换为接收态；在接收状态如果出现了t_1.5超时状态，则进入控制等待态；在控制等待态进行CRC校验及子节点地址检测，如有误，则标记为帧错误，如正确，则继续等待；等待到出现t_3.5超时事件，转换为接收结束态，此时如果帧正确，则进行帧解析步骤，如果出现帧错误，则抛弃；之后进入空闲态，一个完整的接收流程完成；在空闲态时，如果发送报文缓冲区达到了发送条件，并且此时系统处于空闲周期，则进入发送状态；发送采用查询方式，在控制周期空闲时间完成，发送完毕后，又进入空闲态，发送流程完成。