工业仪表上Modbus协议构建的设计

贾涛 陈家林

【摘要】 Modbus协议作为一个跨时代的网络协议，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议，在工业领域具备广阔的应用前景。本文介绍了Modbus协议的主要特点，并详述在基于STM32单片机以及嵌入式实时操作系统μC/OS-II上的工业仪表内进行构建Modbus协议的系统设计。

【关键词】 Modbus协议 嵌入式实时操作系统 系统设计

一、引言

Modbus协议是由Modicon公司在1978年发明的一种工业通信协议，正式为工业网络拉开了序幕。Modbus 标准定义了 OSI 模型第7层上的应用层报文传输协议，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。由于其开放性标准、支持多种电气接口、帧格式通俗易懂的特点，特别是工控领域上HMI、PLC、前端仪表等设备间通信得到了广泛使用。通常Modbus协议由串行链路通过一个主/从总线模型实现。同一时刻，只有一个主站连接于总线，一个或多个从站连接在同一个串行总线上。

二、硬件结构设计

在工业仪表内除了实现主要的监测物理量之外，仪表还需具备数据通信互连功能。本文所指的工业仪表是基于STM32L152RBT6为控制器的硬件环境实现的对外界环境温度监测的仪表，并通过在其内部构建Modbus协议实现数据通信。STM32L152RBT6是属于由ST公司的STM32L152系列微控制器，该系列属于是超低功耗，高数据安全性，高效能的ARM Cortex-M3微控制器芯片。其低功耗运行模式电流为10.4μA，能够满足实际的工业应用中低功耗稳定的需求。同时利用STM32内提供的串行口外设和485总线转换模块实现通信接口。……