嵌入式（三十）：modbus站點設計

2、modbus是適用於現場總線控制系統的協議。modbus中，通過協議來規定同一時間最多隻有一個設備發送。通過主機控制從機，只有主機發送信息給相應從機，從機才能發送信息。從機不能自己開啓一個通信過程。
3、modbus中將每個節點抽象爲：

a、節點ID在網絡中唯一，但可以不連續
b、寄存器均視爲16bit數據
c、線圈均視爲1bit數據
d、寄存器、線圈的物理意義（物理實現）由節點自由定義
4、modbus站點設計實例：
a、板子有一個id號，一個字節，編號爲1-255,0爲廣播站號
b、每個節點有多個寄存器，每個寄存器有多個地址。
c、線圈可以記錄一個信號的翻轉
d、將modbus做在com口上，9600 8 n 1，將計算機作爲主機
e、發送數據幀時，字節之間需要連續。如果一個數據幀的兩個字節間超過1.5字節時間，可能導致其它節點誤以爲是2個數據幀（小於1.5ms）；
f、發送數據時，總線上的幀與幀（無論誰發出的）之間最少間隔4字節時間（大於4ms）；
g、主機發送指令格式：
1字節目的設備地址＋1字節功能碼＋N字節數據＋2字節CRC16（校驗）
①、1字節目的設備地址：ID號，取值範圍：0（廣播），1－247（一般節點），248－255（它用）
②、1字節功能碼：指示做何操作。（黑體爲主要常用功能碼，一般需要實現）
即：01、02、03、04、05、06、0F、10（十六進制）
或： 1、2、3、4、5、6、15、16（十進制）
01：讀n個連續輸出bit（讀多線圈，即可讀/可寫物理量）
02：讀n個連續輸入bit（讀多狀態值，即只讀物理量）（注：編程時01、02可合併簡化）
03：讀n個連續輸出字（讀多個16bit寄存器，可讀/可寫物理量）
04：讀n個連續輸入字（讀多個16bit狀態值，只讀物理量）（注：編程時03、04可合併簡化）
05：寫1個輸出bit（寫1個線圈）
06：寫1個輸出字（寫1個寄存器）
0F：寫n個輸出bit（寫n個線圈）
10：寫n個輸出字（寫n個寄存器）
③、N字節數據
讀包含：寄存器首地址，數據數量；
寫包含：寄存器首地址，數據數量及數據
特別注意：寄存器地址在不同設備中編碼是不完全相同的。所以，組態軟件選不同設備發出的地址信息也是不一樣的。
如MODBUS RTU中，寄存器（或線圈）計數從0開始，而組態軟件中計數從1開始。所以，組態軟件中序號爲1的寄存器（或線圈），產生的ModBus協議地址爲 0000。組態軟件中的序號需要－1，纔是ModBus協議中產生的地址。
④、2字節CRC16: 循環冗餘校驗，校驗從目的地址到數據區最後-個字節，計算多項式碼爲A001(Hex)，詳情看modbus協議簡述。
h、從機響應詳見modbus協議簡述
i、簡單地講就是一個多字節的雙機通信，只不過協議被規定了。
5、SPI、I2C串行通信接口：
a、SPI接口是在同一塊電路板上不同的系統之間進行通信。
b、串行總線時序協議：
①、串行、同步、全雙工（4線） 。數據輸出、數據輸入、時鐘、cs，主控器如果想和其他的設備通信連接方式爲

②、CS高有效，選中芯片。CS爲低時，芯片進入等待
③、主控件發時鐘，在CLK上升沿主控件DI接收數據，DO輸出數據，下降沿從空間DI接收數據
④、可將DI、DO連在一起，3線、半雙工
⑤、總線連接方式
6、I2C串行總線接口：
a、總線結構

b、I2C串行總線開始、停止條件：
開始條件：SCL爲高時，SDA由高到低
停止條件：SCL爲高時，SDA由低到高
一般情況下，SDA只在SCL爲低時變化
c、I2C串行總線時序協議：
輸入數據需要在SCL爲低時給出
輸出數據在SCL變低後輸出
d、I2C串行總線數據傳輸過程
注：A：總線空閒 B：開始條件 C：停止條件 D：數據有效
應答：每個有效接收器件在收到一個字節後，需發出一個“應答” （一個額外的時鐘，應答器件將SDA拉低）

e、器件地址=4bit器件碼+3bit物理地址
4bit器件碼： AT24C32 1010
AD7416 1001
3bit物理地址：由 A2 A1 A0 引腳配置
f、實用技術：
用通用端口進行模擬部分串行接口方法（因爲沒有相應的接口）
基本思想方法
體系結構問題
當前可能：SPI、PS2、I2C、UART
微控器速度、開銷與模擬接口性能問題
應用舉例：
閥門控制器的系統配置數據
路由器配置時的串行通信
語音教室設備設計中的鍵盤鼠標