嵌入式（三十）：modbus站点设计

2、modbus是适用于现场总线控制系统的协议。modbus中，通过协议来规定同一时间最多只有一个设备发送。通过主机控制从机，只有主机发送信息给相应从机，从机才能发送信息。从机不能自己开启一个通信过程。
3、modbus中将每个节点抽象为：

a、节点ID在网络中唯一，但可以不连续
b、寄存器均视为16bit数据
c、线圈均视为1bit数据
d、寄存器、线圈的物理意义（物理实现）由节点自由定义
4、modbus站点设计实例：
a、板子有一个id号，一个字节，编号为1-255,0为广播站号
b、每个节点有多个寄存器，每个寄存器有多个地址。
c、线圈可以记录一个信号的翻转
d、将modbus做在com口上，9600 8 n 1，将计算机作为主机
e、发送数据帧时，字节之间需要连续。如果一个数据帧的两个字节间超过1.5字节时间，可能导致其它节点误以为是2个数据帧（小于1.5ms）；
f、发送数据时，总线上的帧与帧（无论谁发出的）之间最少间隔4字节时间（大于4ms）；
g、主机发送指令格式：
1字节目的设备地址＋1字节功能码＋N字节数据＋2字节CRC16（校验）
①、1字节目的设备地址：ID号，取值范围：0（广播），1－247（一般节点），248－255（它用）
②、1字节功能码：指示做何操作。（黑体为主要常用功能码，一般需要实现）
即：01、02、03、04、05、06、0F、10（十六进制）
或： 1、2、3、4、5、6、15、16（十进制）
01：读n个连续输出bit（读多线圈，即可读/可写物理量）
02：读n个连续输入bit（读多状态值，即只读物理量）（注：编程时01、02可合并简化）
03：读n个连续输出字（读多个16bit寄存器，可读/可写物理量）
04：读n个连续输入字（读多个16bit状态值，只读物理量）（注：编程时03、04可合并简化）
05：写1个输出bit（写1个线圈）
06：写1个输出字（写1个寄存器）
0F：写n个输出bit（写n个线圈）
10：写n个输出字（写n个寄存器）
③、N字节数据
读包含：寄存器首地址，数据数量；
写包含：寄存器首地址，数据数量及数据
特别注意：寄存器地址在不同设备中编码是不完全相同的。所以，组态软件选不同设备发出的地址信息也是不一样的。
如MODBUS RTU中，寄存器（或线圈）计数从0开始，而组态软件中计数从1开始。所以，组态软件中序号为1的寄存器（或线圈），产生的ModBus协议地址为 0000。组态软件中的序号需要－1，才是ModBus协议中产生的地址。
④、2字节CRC16: 循环冗余校验，校验从目的地址到数据区最后-个字节，计算多项式码为A001(Hex)，详情看modbus协议简述。
h、从机响应详见modbus协议简述
i、简单地讲就是一个多字节的双机通信，只不过协议被规定了。
5、SPI、I2C串行通信接口：
a、SPI接口是在同一块电路板上不同的系统之间进行通信。
b、串行总线时序协议：
①、串行、同步、全双工（4线） 。数据输出、数据输入、时钟、cs，主控器如果想和其他的设备通信连接方式为

②、CS高有效，选中芯片。CS为低时，芯片进入等待
③、主控件发时钟，在CLK上升沿主控件DI接收数据，DO输出数据，下降沿从空间DI接收数据
④、可将DI、DO连在一起，3线、半双工
⑤、总线连接方式
6、I2C串行总线接口：
a、总线结构

b、I2C串行总线开始、停止条件：
开始条件：SCL为高时，SDA由高到低
停止条件：SCL为高时，SDA由低到高
一般情况下，SDA只在SCL为低时变化
c、I2C串行总线时序协议：
输入数据需要在SCL为低时给出
输出数据在SCL变低后输出
d、I2C串行总线数据传输过程
注：A：总线空闲 B：开始条件 C：停止条件 D：数据有效
应答：每个有效接收器件在收到一个字节后，需发出一个“应答” （一个额外的时钟，应答器件将SDA拉低）

e、器件地址=4bit器件码+3bit物理地址
4bit器件码： AT24C32 1010
AD7416 1001
3bit物理地址：由 A2 A1 A0 引脚配置
f、实用技术：
用通用端口进行模拟部分串行接口方法（因为没有相应的接口）
基本思想方法
体系结构问题
当前可能：SPI、PS2、I2C、UART
微控器速度、开销与模拟接口性能问题
应用举例：
阀门控制器的系统配置数据
路由器配置时的串行通信
语音教室设备设计中的键盘鼠标