OMRON触摸屏与PIC单片机的通信

梁嵩

摘要：本文介绍了PIC单片机与OMRON触摸屏的通信方法及实现过程。简要分析了Modbus通信協议，给出了PIC单片机与触摸屏串行通信的硬件连接图和软件主要功能流程图，对测试结果进行了分析。

关键字：触摸屏、单片机、Modbus协议、RS232接口

触摸屏能够直观、生动地显示系统参数以及系统状态，并且面可以直接修改系统运行参数，方便人机交互。单片机是一种集成电路芯片，包括是中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口、中断系统、定时器/计时器等功能，在工业控制领域也具有广泛的应用。触摸屏和单片机共同构建系统并不常见，需要触摸屏和单片机进行合理通信。

1.OMRON触摸屏

NB系列的触摸屏，采用长效LED背光（50，000小时）设计，显示颜色超过65，000色，屏幕数据存储容量高达120MB；具备串行、USB或Ethernet 连接功能，可与欧姆龙或非欧姆龙产品（如PLC、变频器等）进行连接； 多样化的密码保护功能，可轻松解决客户自行开发工程的安全问题；此外，还配备寄存器状态（位/字）控制选项（用于查看实际情况与预定义值的差别）和标准操作确认查看选项。NB系列触摸屏，可满足小巧型HMI与欧姆龙小型机器控制器组合需求。HMI和PLC之间的配方数据传输时可将数据备份至外部存储器中，配方画面还可为自由选择的格式。

2.P IC单片机

P IC16系列单片机集成度高，体积小，可靠性高，芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用型；P IC16系列控制功能强，单片机的指令系统丰富，非常适用于专门的控制功能；电压低，功耗低，便于生产便携；片内具有计算机正常运行所必需的部件，外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易进行系统扩展；使用RISC流水线和DSP等技术，性价比极高。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。

3.通信方式

Modbus协议是美国Modicon公司推出的一种支持控制器之间或者控制器经通过网络和其它设备之间的通信协议。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，其中ASCII、RTU用于控制器之间通信较为常见，能够规定消息、数据的结构、命令和应答的方式。

PIC单片机与OMRON触摸屏的通信方法可以采用Modbus RTU协议进行。采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。网络中只有一台作为主机（称Master），其它作为从机（称Slaver）；主机不需站号，从机必须设站号。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。下面以标准的RS-232C兼容串行接口为例，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。

通信时，主机首先向从机发出请求信息，符合相应地址码的从机接收通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务，然后把执行结果返给主机。若从机接收到的校验码与本机计算的不同，则说明数据在通信过程中出现错误，从机把这次请求视为无效，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。当主机收到这一信息时，会重新发送请求信息。校验方式分为CRC校验。

RTU信息帧标准结构为：

初始结构 ≥4字节的时间

地址码 1字节

功能码 1字节

数据区 N字节

错误校验 16位CRC码

结束结构 ≥4字节的时间

信息开始至少需要3.5个字符的静止时间，依据使用的波特率，很容易计算这个静止时间。发送完最后一个字符后，也有一个至少3.5个字符的静止时间，然后才能发送一个新的信息。

NB触摸屏只支持Bit和Word地址类型，触摸屏画面元件读取地址的设备类型有LW、0x、1x、3x、4x、 RWI、RW等选项。其中，LW表示该元件读取的是触摸屏内部的地址，如其它元件的地址；0x表示读取的是控制器的输出信号；1x表示读取的控制器的输入信号；3x和4x指控制器的寄存器地址类型，其中4x是可读可写的，3x是只读的；RWI、RW都是触摸屏的内部地址，起辅助作用。使用这些读取地址的设备类型，触摸屏即可显示或设定控制器寄存器或I/O口的数值。以“数值输入”元件为例，通过“小键盘”输入数据即可设置单片机寄存器或I/O口的数值。如果启动了“触发地址”，那么当被触控时，输入的数据就被存放到了指定的单片机地址中。进行触摸屏与Modbus RTU组态

4.程序实例

（1）串口程序的初始化

（2）向触摸屏LW的0地址写入数据

（3）从触摸屏LW的0地址读取数据

5. 结语

本系统对于实现PIC单片机与OMRON触摸屏的通信具有连接电路简单、组态灵活、通信可靠性高等特点。由于Modbus通信协议的开放性的特点，支持大部分控制器串行通信，因此本文所实现的采用Modbus协议的串行通信具有广泛的应用价值。endprint