CN116566762B - 一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法 - Google Patents
一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116566762B CN116566762B CN202310831417.1A CN202310831417A CN116566762B CN 116566762 B CN116566762 B CN 116566762B CN 202310831417 A CN202310831417 A CN 202310831417A CN 116566762 B CN116566762 B CN 116566762B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- modbus
- rtu
- serial port
- module
- interface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 11
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L12/40006—Architecture of a communication node
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/46—Interconnection of networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
- H04L2012/40228—Modbus
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Communication Control (AREA)
Abstract
本发明提出了一种基于Modbus‑RTU协议的级联设备及其使用方法，包括时钟源CLK、复位接口RESET、MCU模块、串行接口0、串行接口1、485接口、串口转485模块；时钟源CLK给PLL锁相环单元提供25MHz时钟，并送入MCU模块内部的锁相环单元PLL中；通过锁相环单元PLL内部分频因子升高时钟频率到168MHz;给MCU模块内部的CPU系统、Modbus‑RTU主控单元和Modbus‑RTU从控单元提供时钟，Modbus‑RTU主控单元通过串口转485模块0采集所有Modbus‑RTU从站设备数据，并由Modbus‑RTU从控单元实现该级联设备的从站设备功能，通过串口转485模块1，接受外部第2个级联设备作为主站发送的Modbus‑RTU主控命令。该设备将Modbus‑RTU主站/从站功能集成在一个设备中，突破小型Modbus‑RTU网络从站数量受限的缺点，通过基于设备多级网络级联的方法使用，实现了Modbus‑RTU网络的极限扩容。
Description
技术领域
本发明涉及级联设备技术领域，尤其涉及一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法。
背景技术
Modbus协议是一种请求/应答方式的交互过程网络协议，主机主动发起通讯请求，从机响应主机的请求。目前基于Modbus-RTU协议的工业自动化生产线都基于主站/从站通信网络，一般是1主站多从站，最多247个从站组成的小型网络。如中国专利CN115189985A公开了一种modbus多主站数据规划和转发装置和中国专利CN11533894A公开了一种基于多主站通讯需求的modbus通讯集线器及读取方法解决了modbus总线上只能有一个主站而造成其他设备难以对从站数据进行采集的难题，实现了多主站小规模网络控制。
目前Modbus-RTU协议的解析都基于PLC、MCU或PC为基础，受Modbus-RTU协议的限制，最多247个从站数量仍然受限，大型Modbus-RTU协议网络以PC机为基础进行转发，硬件设备成本较高，从站受限的缺点凸显，无法直接提高从站数量来增大网络规模；因此，如何设计一种在工业自动化生产线便捷实用，突破小型Modbus-RTU协议网络从站数量受限，实现Modbus-RTU协议网络从站数量的极限扩容是迫切需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法，以解决现有的工业自动化生产设备Modbus-RTU协议网络从站数量受限，无法扩容的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种基于Modbus-RTU协议的级联设备，其中，所述Modbus-RTU协议的级联设备包括：时钟源CLK、复位接口RESET、MCU模块、串行接口0、串行接口1、485接口、串口转485模块；
所述时钟源CLK与MCU模块电性连接，用于产生外部时钟信号，并将外部时钟信号发送至所述MCU模块内部；
所述复位接口RESET与所述MCU模块电性连接，用于在上电或异常时，改变复位信号状态给所述MCU模块复位；
所述485接口包括485接口0和485接口1，所述串口转485模块包括串口转485模块0和串口转485模块1；
所述串行接口0与所述MCU模块电性连接，用于所述的MCU模块作为主站发送至Modbus-RTU从站，所述Modbus-RTU从站经所述的串行接口0至所述串口转485模块0，同时接收Modbus-RTU从站响应数据从所述串口转485模块0通过所述的串行接口0至所述的MCU模块；
所述串口转485模块0与所述串行接口0电性连接，用于将所述串行接口0的串口TTL信号转变成485信号；
所述485接口0与所述串口转485模块0电性连接，用于通过所述的485接口0与外部的Modbus-RTU从站进行数据通信；
串行接口1与所述MCU模块电性连接，用于外部第2个级联设备作为主站发送至所述Modbus-RTU从站，所述Modbus-RTU从站经过所述串口转485模块0至所述的串行接口0，最终送入至所述MCU模块中，所述MCU模块作为Modbus-RTU从站响应，将结果数据经所述的串行接口1到所述串口转485模块1；
所述串口转485模块1与所述串行接口1电性连接，用于将所述串行接口1的串口TTL信号转变成485信号；
所述485接口1与所述串口转485模块1电性连接，用于通过所述的485接口1与外部第2个级联设备作为主站信息交换，最终实现Modbus-RTU网络的级联。
优选的，所述MCU模块包括PLL锁相环单元、CPU系统、Modbus-RTU主控单元和Modbus-RTU从控单元；
所述PLL锁相环单元与所述时钟源CLK、所述CPU系统电性连接，用于接收时钟源CLK信号并提升时钟信号频率，将升频信号发送至所述CPU系统；
所述CPU系统与所述Modbus-RTU主控单元、所述Modbus-RTU从控单元电性连接，用于向Modbus-RTU主控单元发送命令，接收Modbus-RTU主控单元响应的数据并分析暂存至CPU系统的内部寄存器，同时接收并分析外部第2个级联设备作为主站发送给Modbus-RTU从控单元的命令，向外部主站回应CPU系统的内部寄存器数据；
所述Modbus-RTU主控单元与所述串行接口0电性连接，用于产生Modbus-RTU命令，采用轮询的方式通过串行接口0和串口转485模块0向Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247发送Modbus-RTU命令，并采集原始数据并发送至CPU系统，接收CPU系统向Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247发送的Modbus-RTU控制命令；
所述Modbus-RTU从控单元与所述串行接口1电性连接，用于外部第2个级联设备作为主站通过串口转485模块1和串行接口1的Modbus-RTU命令，并根据CPU系统分析的结果生成Modbus-RTU响应命令，向外部第2个级联设备响应CPU系统的内部数据。
优选的，所述CPU系统包括嵌入式系统、TIMER控制器、UART0控制器、UART1控制器和RAM存储器；
所述TIMER控制器、UART0控制器、UART1控制器和RAM存储器通过内部总线与嵌入式系统传输信息；
所述TIMER控制器用于按照串口波特率的要求产生时序；
所述UART0控制器和UART1控制器可以通过内部总线与所述嵌入式系统进行信息交换，接收外部串口TTL信号并解析，同时按照串口波特率的要求把输出的数据变成串口TTL信号输出；
所述RAM存储器用于提供程序运行的地址空间以及Modbus-RTU寄存器地址空间；
所述CPU系统、所述Modbus-RTU主控单元、所述Modbus-RTU从控单元功能均由C语言代码在MCU模块硬件上实现。
优选的，MCU模块硬件采用STM32F407VET6型号，使用KeiluVision 5软件编译通过。
另一方面，本发明提供一种基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法；包括如下步骤：
S1.在上电或异常时改变复位信号状态，通过复位接口RESET给MCU模块复位；
S2.MCU模块中的CPU系统向Modbus-RTU主控单元发送轮询查询命令，Modbus-RTU主控单元按照串口报文Modbus-RTU协议生成地址码、功能码、数据区、CRC校验码；并通过串行接口0和串口转485模块0从485接口0发送至Modbus-RTU从站设备，Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247中相应的设备响应并按照相反的路径上传至CPU系统，将所有Modbus-RTU从站轮询过后，CPU系统将按照Modbus-RTU协议解析出全部数据暂存在内部寄存器中；
S3.外部第2个级联设备作为主站按照串口报文Modbus-RTU RTU协议发出命令，由485接口1通过串口转485模块1和串行接口1发送至MCU模块内部，MCU模块内部的Modbus-RTU从控单元接收命令并送入CPU系统；
S4.CPU系统按照Modbus-RTU协议解析出外部第2个级联设备的命令，如果是控制命令，将由Modbus-RTU主控单元发出控制命令经串行接口0、串口转485模块、485接口至相应的Modbus-RTU从控单元，完成控制操作，如果是查询命令，则由Modbus-RTU从控单元生成Modbus-RTU相应数据经串行接口1、串口转485模块1、485接口1发送至外部第2个级联设备；
S5.以此类推，在第2个级联设备上再次级联第3个设备直至级联第N-1个设备，最后第N个设备使用主站设备，可实现所有Modbus-RTU从站的查询和控制，完成Modbus-RTU的极限扩容。
本发明的基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)设备中直接集成了Modbus-RTU主站、从站功能，方便Modbus-RTU协议网络实现级联；
(2)通过级联设备将Modbus-RTU协议单级网络转变成N级网络，从站数量不再受限；
(3)最大限度的使用了Modbus-RTU协议网络的所有地址和内部寄存器，现实了Modbus-RTU协议网络的最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于Modbus-RTU协议的级联设备结构图；
图2为本发明的MCU系统结构图；
图3为本发明的一种基于Modbus-RTU协议的级联设备工作原理图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-3所示，本发明的种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法，其中，包括时钟源CLK、复位接口RESET、MCU模块、串行接口0、串行接口1、485接口、串口转485模块；
所述时钟源CLK与MCU模块电性连接，用于产生外部时钟信号，并将外部时钟信号发送至所述MCU模块内部；
所述复位接口RESET与所述MCU模块电性连接，用于在上电或异常时，改变复位信号状态给所述MCU模块复位；
所述485接口包括485接口0和485接口1，所述串口转485模块包括串口转485模块0和串口转485模块1；
所述串行接口0与所述MCU模块电性连接，用于所述的MCU模块作为主站发送至Modbus-RTU从站，所述Modbus-RTU从站经所述的串行接口0至所述串口转485模块0，同时接收Modbus-RTU从站响应数据从所述串口转485模块0通过所述的串行接口0至所述的MCU模块；
所述串口转485模块0与所述串行接口0电性连接，用于将所述串行接口0的串口TTL信号转变成485信号；
所述485接口0与所述串口转485模块0电性连接，用于通过所述的485接口0与外部的Modbus-RTU从站进行数据通信；
串行接口1与所述MCU模块电性连接，用于外部第2个级联设备作为主站发送至所述Modbus-RTU从站，所述Modbus-RTU从站经过所述串口转485模块0至所述的串行接口0，最终送入至所述MCU模块中，所述MCU模块作为Modbus-RTU从站响应，将结果数据经所述的串行接口1到所述串口转485模块1；
所述串口转485模块1与所述串行接口1电性连接，用于将所述串行接口1的串口TTL信号转变成485信号；
所述485接口1与所述串口转485模块1电性连接，用于通过所述的485接口1与外部第2个级联设备作为主站信息交换，最终实现Modbus-RTU网络的级联。
本设备采用MCU模块、串口转485模块0和串口转485模块1实现了一种基于Modbus-RTU协议的级联设备，该设备将Modbus-RTU主站/从站功能集成在一个设备中，突破的小型Modbus-RTU网络从站数量受限的缺点，通过设备的级联使用，实现了Modbus-RTU网络的极限扩容。通过设计、仿真、验证，形成模块化产品，可实现不同平台间的快速移植，加速产品开发流程。
其中，所述MCU模块包括PLL锁相环单元、CPU系统、Modbus-RTU主控单元和Modbus-RTU从控单元；
所述PLL锁相环单元与所述时钟源CLK、所述CPU系统电性连接，用于接收时钟源CLK信号并提升时钟信号频率，将升频信号发送至所述CPU系统；
所述CPU系统与所述Modbus-RTU主控单元、所述Modbus-RTU从控单元电性连接，用于向Modbus-RTU主控单元发送命令，接收Modbus-RTU主控单元响应的数据并分析暂存至CPU系统的内部寄存器，同时接收并分析外部第2个级联设备作为主站发送给Modbus-RTU从控单元的命令，向外部主站回应CPU系统的内部寄存器数据；
所述Modbus-RTU主控单元与所述串行接口0电性连接，用于产生Modbus-RTU命令，采用轮询的方式通过串行接口0和串口转485模块0向Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247发送Modbus-RTU命令，并采集原始数据并发送至CPU系统，接收CPU系统向Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247发送的Modbus-RTU控制命令；
所述Modbus-RTU从控单元与所述串行接口1电性连接，用于外部第2个级联设备作为主站通过串口转485模块1和串行接口1的Modbus-RTU命令，并根据CPU系统分析的结果生成Modbus-RTU响应命令，向外部第2个级联设备响应CPU系统的内部数据
时钟源给PLL锁相环单元提供无源时钟，选择25MHz，并通过时钟接口CLK送入MCU模块内部的锁相环单元PLL电路控制端；PLL锁相环单元接收时钟源提供的25MHz时钟，通过锁相环单元PLL内部分频因子升高输出时钟频率到168MHz。
其中，所述串口转485模块采用MAX3485芯片及其外围电子元器件组成的硬件实现。
所述CPU系统包括嵌入式系统、TIMER控制器、UART0控制器、UART1控制器和RAM存储器；
所述TIMER控制器、UART0控制器、UART1控制器、RAM通过内部总线与嵌入式系统传输信息；
所述TIMER控制器用于按照串口波特率的要求产生时序；
所述UART0控制器和UART1控制器可以通过内部总线与所述嵌入式系统进行信息交换，接收外部串口TTL电信号并解析，同时可以按照串口波特率的要求把输出的数据变成串口TTL电信号输出；
所述RAM用于提供程序运行的地址空间以及Modbus-RTU内部寄存器地址空间；
所述CPU系统、所述Modbus-RTU主控单元、所述Modbus-RTU从控单元功能均由C语言代码在MCU硬件上实现。
其中，MCU硬件采用ST公司的STM32F407VET6，使用KeiluVision 5软件编译通过。
本实施例中的级联设备，采用MCU模块、串口转485模块0和串口转485模块1实现了一种基于Modbus-RTU协议的级联设备，该设备将Modbus-RTU主站/从站功能集成在一个设备中，突破的小型Modbus-RTU网络从站数量受限的缺点，通过设备的级联使用，实现了Modbus-RTU网络的极限扩容。通过设计、仿真、验证，形成模块化产品，可实现不同平台间的快速移植，加速产品开发流程。
实施例二
提供一种基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，其采用了如实施例一所述的基于Modbus-RTU协议的级联设备，其中，包括如下步骤：
S1.在上电或异常时改变复位信号状态，通过复位接口RESET给MCU模块复位；
S2.MCU模块中的CPU系统向Modbus-RTU主控单元发送轮询查询命令，Modbus-RTU主控单元按照串口报文Modbus-RTU协议生成地址码、功能码、数据区、CRC校验码；并通过串行接口0和串口转485模块0从485接口0发送至Modbus-RTU从站设备，Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247中相应的设备响应并按照相反的路径上传至CPU系统，将所有Modbus-RTU从站轮询过后，CPU系统将按照Modbus-RTU协议解析出全部数据暂存在内部寄存器中；
S3.外部第2个级联设备作为主站按照串口报文Modbus-RTU协议发出命令，由485接口1通过串口转485模块1和串行接口1发送至MCU模块内部，MCU模块内部的Modbus-RTU从控单元接收命令并送入CPU系统；
S4.CPU系统按照Modbus-RTU协议解析出外部第2个级联设备的命令，如果是控制命令，将由Modbus-RTU主控单元发出控制命令经串行接口0、串口转485模块、485接口至相应的Modbus-RTU从控单元，完成控制操作，如果是查询命令，则由Modbus-RTU从控单元生成Modbus-RTU相应数据经串行接口1、串口转485模块1、485接口1发送至外部第2个级联设备；
S5.以此类推，在第2个级联设备上再次级联第3个设备直至级联第N-1个设备，最后第N个设备使用主站设备，可实现所有Modbus-RTU从站的查询和控制，完成Modbus-RTU的极限扩容。
其中，所述的内部寄存器是CPU系统内存的一段固定地址，将轮询解析出的全部数据按地址顺序依次暂存。
所述的控制命令是16进制05、06或10功能码，通过CPU系统解析后在RAM存储器中改变相应地址的内部寄存器数值，并由Modbus-RTU主控单元发送至相应的Modbus-RTU从站，实现设备控制操作。
所述的查询命令是16进制01、02、03或04功能码，通过Modbus-RTU主控单元解析后存储至RAM存储器中相应地址的内部寄存器，并由Modbus-RTU从控单元接受外部第2个级联设备发出的查询命令，将相应地址的内部寄存器数据上传至第2个级联设备。
所述的第N个设备只使用Modbus-RTU主站功能，读写Modbus-RTU协议网络下所有的Modbus-RTU从站，实现扩容。
如图3所示，每个级联设备最多可以连接247个Modbus-RTU从站，总共247个级联设备以Modbus-RTU协议按照轮询的方式连续不断的发出命令，接收每个从站的响应信息，级联设备同时作为上一层Modbus-RTU网络的从站设备，根据上一层Modbus-RTU网络主站发出的Modbus-RTU命令进行响应，如此不断级联直至第N级设备使用主站设备，可实现所有从站设备的查询和控制，完成Modbus-RTU的极限扩容。
本实施例中的基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，采用标准C语言完成，采用模块化的设计方法，可接收上一层Modbus-RTU网络主站发送指令，在MCU模块、串口转485模块0和串口转485模块1内部实现，提高了灵活性和扩展性，该设备将Modbus-RTU主站/从站功能集成在一个设备中，突破的小型Modbus-RTU网络从站数量受限的缺点，通过设备的级联使用，实现了Modbus-RTU网络的极限扩容。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于Modbus-RTU协议的级联设备，其特征在于：包括时钟源CLK、复位接口RESET、MCU模块、串行接口0、串行接口1、485接口、串口转485模块；
所述时钟源CLK与MCU模块电性连接，用于产生外部时钟信号，并将外部时钟信号发送至所述MCU模块内部；
所述复位接口RESET与所述MCU模块电性连接，用于在上电或异常时，改变复位信号状态给所述MCU模块复位；
所述485接口包括485接口0和485接口1，所述串口转485模块包括串口转485模块0和串口转485模块1；
所述串行接口0与所述MCU模块电性连接，用于所述的MCU模块作为主站发送至Modbus-RTU从站，所述Modbus-RTU从站经所述的串行接口0至所述串口转485模块0，同时接收Modbus-RTU从站响应数据从所述串口转485模块0通过所述的串行接口0至所述的MCU模块；
所述串口转485模块0与所述串行接口0电性连接，用于将所述串行接口0的串口TTL信号转变成485信号；
所述485接口0与所述串口转485模块0电性连接，用于通过所述的485接口0与外部的Modbus-RTU从站进行数据通信；
串行接口1与所述MCU模块电性连接，用于外部第2个级联设备作为主站发送至所述Modbus-RTU从站，所述Modbus-RTU从站经过所述串口转485模块0至所述的串行接口0，最终送入至所述MCU模块中，所述MCU模块作为Modbus-RTU从站响应，将结果数据经所述的串行接口1到所述串口转485模块1；
所述串口转485模块1与所述串行接口1电性连接，用于将所述串行接口1的串口TTL信号转变成485信号；
所述485接口1与所述串口转485模块1电性连接，用于通过所述的485接口1与外部第2个级联设备作为主站信息交换，最终实现Modbus-RTU网络的级联。
2.如权利要求1所述一种基于Modbus-RTU协议的级联设备，其特征在于：所述MCU模块包括PLL锁相环单元、CPU系统、Modbus-RTU主控单元和Modbus-RTU从控单元；
所述PLL锁相环单元与所述时钟源CLK、所述CPU系统电性连接，用于接收时钟源CLK信号并提升时钟信号频率，将升频信号发送至所述CPU系统；
所述CPU系统与所述Modbus-RTU主控单元、所述Modbus-RTU从控单元电性连接，用于向Modbus-RTU主控单元发送命令，接收Modbus-RTU主控单元响应的数据并分析暂存至CPU系统的内部寄存器，同时接收并分析外部第2个级联设备作为主站发送给Modbus-RTU从控单元的命令，向外部主站回应CPU系统的内部寄存器数据；
所述Modbus-RTU主控单元与所述串行接口0电性连接，用于产生Modbus-RTU命令，采用轮询的方式通过串行接口0和串口转485模块0向Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247发送Modbus-RTU命令，并采集原始数据并发送至CPU系统，接收CPU系统向Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247发送的Modbus-RTU控制命令；
所述Modbus-RTU从控单元与所述串行接口1电性连接，用于外部第2个级联设备作为主站通过串口转485模块1和串行接口1的Modbus-RTU命令，并根据CPU系统分析的结果生成Modbus-RTU响应命令，向外部第2个级联设备响应CPU系统的内部数据。
3.如权利要求2所述一种基于Modbus-RTU协议的级联设备，其特征在于：
所述CPU系统包括嵌入式系统、TIMER控制器、UART0控制器、UART1控制器和RAM存储器；
所述TIMER控制器、UART0控制器、UART1控制器和RAM存储器通过内部总线与嵌入式系统传输信息；
所述TIMER控制器用于按照串口波特率的要求产生时序；
所述UART0控制器和UART1控制器可以通过内部总线与所述嵌入式系统进行信息交换，接收外部串口TTL信号并解析，同时按照串口波特率的要求把输出的数据变成串口TTL信号输出；
所述RAM存储器用于提供程序运行的地址空间以及Modbus-RTU寄存器地址空间；
所述CPU系统、所述Modbus-RTU主控单元、所述Modbus-RTU从控单元功能均由C语言代码在MCU模块硬件上实现。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.在上电或异常时改变复位信号状态，通过复位接口RESET给MCU模块复位；
S2.MCU模块中的CPU系统向Modbus-RTU主控单元发送轮询查询命令，Modbus-RTU主控单元按照串口报文Modbus-RTU协议生成地址码、功能码、数据区、CRC校验码；并通过串行接口0和串口转485模块0从485接口0发送至Modbus-RTU从站设备，Modbus-RTU从站1到Modbus-RTU从站247中相应的设备响应并按照相反的路径上传至CPU系统，将所有Modbus-RTU从站轮询过后，CPU系统将按照Modbus-RTU协议解析出全部数据暂存在内部寄存器中；
S3.外部第2个级联设备作为主站按照串口报文Modbus-RTU协议发出命令，由485接口1通过串口转485模块1和串行接口1发送至MCU模块内部，MCU模块内部的Modbus-RTU从控单元接收命令并送入CPU系统；
S4.CPU系统按照Modbus-RTU协议解析出外部第2个级联设备的命令，如果是控制命令，将由Modbus-RTU主控单元发出控制命令经串行接口0、串口转485模块、485接口至相应的Modbus-RTU从控单元，完成控制操作，如果是查询命令，则由Modbus-RTU从控单元生成Modbus-RTU相应数据经串行接口1、串口转485模块1、485接口1发送至外部第2个级联设备；
S5.以此类推，在第2个级联设备上再次级联第3个设备直至级联第N-1个设备，最后第N个设备使用主站设备，可实现所有Modbus-RTU从站的查询和控制，完成Modbus-RTU的极限扩容。
5.如权利要求4所述的基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
所述的内部寄存器是CPU系统内存的一段固定地址，将轮询解析出的全部数据按地址顺序依次暂存。
6.如权利要求4所述的基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
所述的控制命令是16进制05、06或10功能码，通过CPU系统解析后在RAM存储器中改变相应地址的内部寄存器数值，并由Modbus-RTU主控单元发送至相应的Modbus-RTU从站，实现设备控制操作。
7.如权利要求4所述的基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
所述的查询命令是16进制01、02、03或04功能码，通过Modbus-RTU主控单元解析后存储至RAM存储器中相应地址的内部寄存器，并由Modbus-RTU从控单元接受外部第2个级联设备发出的查询命令，将相应地址的内部寄存器数据上传至第2个级联设备。
8.如权利要求4所述的基于Modbus-RTU协议的级联设备的使用方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：所述的第N个设备只使用Modbus-RTU主站功能，读写Modbus-RTU协议网络下所有的Modbus-RTU从站，实现扩容。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310831417.1A CN116566762B (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310831417.1A CN116566762B (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116566762A CN116566762A (zh) | 2023-08-08 |
| CN116566762B true CN116566762B (zh) | 2023-10-20 |
Family
ID=87500435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310831417.1A Active CN116566762B (zh) | 2023-07-07 | 2023-07-07 | 一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116566762B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117405239A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 武汉亚为电子科技有限公司 | 一种基于Modbus协议的红外热像仪及其系统成像方法 |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62227237A (ja) * | 1986-03-29 | 1987-10-06 | Toshiba Corp | 計算機ネツトワ−ク |
| JP2008011041A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Fujitsu Ltd | システム情報設定方法及び装置 |
| CN101562338A (zh) * | 2008-04-18 | 2009-10-21 | 东莞市腾华电子技术有限公司 | 配网自动化系统体系架构 |
| CN102035688A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-04-27 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种快速控制网络链路访问设计方法 |
| CN102615714A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-08-01 | 中联重科股份有限公司 | 一种搅拌站的控制系统 |
| CN102932222A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-13 | 南京富岛信息工程有限公司 | 支持RS485&Modbus多主站数据采集的通信转换器 |
| CN204360184U (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-27 | 杭州优稳自动化系统有限公司 | 一种基于实时数据库的Modbus设备主从站通讯管理系统 |
| JP2015154261A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 山洋電気株式会社 | マスタスレーブ相互間通信装置およびその通信方法 |
| CN105959288A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-21 | 姹や寒 | 一种电力电网系统中的网络协议转换及其相互通讯方法 |
| CN105978896A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-09-28 | 天津瑞能电气有限公司 | 一种工业以太网从站转Modbus主站的通信装置 |
| CN109951366A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 浙江理工大学 | 一种Modbus RTU总线控制器及控制方法 |
| CN113162931A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种在广域网传输Modbus RTU协议的方法 |
| CN113938387A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-14 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种通信方法、装置及可读存储介质 |
| CN114826812A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-07-29 | 山东浪潮工业互联网产业股份有限公司 | 一种rs485通信多主站的实现方法及系统 |
| CN115189985A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-10-14 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种modbus多主站数据规划和转发装置 |
| CN115333894A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-11 | 温州捷通科技有限公司 | 一种基于多主站通讯需求的modbus通讯集线器及读取方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7672262B2 (en) * | 2005-04-22 | 2010-03-02 | Baker Hughes Incorporated | System, method, and apparatus for command and control of remote instrumentation |
| US8742686B2 (en) * | 2007-09-24 | 2014-06-03 | Integrated Illumination Systems, Inc. | Systems and methods for providing an OEM level networked lighting system |
| CN113542090B (zh) * | 2020-04-14 | 2023-07-14 | 宁波弘讯科技股份有限公司 | 一种EtherCAT主从站一体网桥控制器及控制方法 |
-
2023
- 2023-07-07 CN CN202310831417.1A patent/CN116566762B/zh active Active
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62227237A (ja) * | 1986-03-29 | 1987-10-06 | Toshiba Corp | 計算機ネツトワ−ク |
| JP2008011041A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Fujitsu Ltd | システム情報設定方法及び装置 |
| CN101562338A (zh) * | 2008-04-18 | 2009-10-21 | 东莞市腾华电子技术有限公司 | 配网自动化系统体系架构 |
| CN102035688A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-04-27 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种快速控制网络链路访问设计方法 |
| CN102615714A (zh) * | 2012-03-13 | 2012-08-01 | 中联重科股份有限公司 | 一种搅拌站的控制系统 |
| CN102932222A (zh) * | 2012-10-15 | 2013-02-13 | 南京富岛信息工程有限公司 | 支持RS485&Modbus多主站数据采集的通信转换器 |
| JP2015154261A (ja) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 山洋電気株式会社 | マスタスレーブ相互間通信装置およびその通信方法 |
| CN204360184U (zh) * | 2014-11-27 | 2015-05-27 | 杭州优稳自动化系统有限公司 | 一种基于实时数据库的Modbus设备主从站通讯管理系统 |
| CN105959288A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-21 | 姹や寒 | 一种电力电网系统中的网络协议转换及其相互通讯方法 |
| CN105978896A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-09-28 | 天津瑞能电气有限公司 | 一种工业以太网从站转Modbus主站的通信装置 |
| CN109951366A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-28 | 浙江理工大学 | 一种Modbus RTU总线控制器及控制方法 |
| CN113162931A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-23 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种在广域网传输Modbus RTU协议的方法 |
| CN113938387A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-14 | 杭州和利时自动化有限公司 | 一种通信方法、装置及可读存储介质 |
| CN114826812A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-07-29 | 山东浪潮工业互联网产业股份有限公司 | 一种rs485通信多主站的实现方法及系统 |
| CN115333894A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-11-11 | 温州捷通科技有限公司 | 一种基于多主站通讯需求的modbus通讯集线器及读取方法 |
| CN115189985A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-10-14 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种modbus多主站数据规划和转发装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116566762A (zh) | 2023-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112799992B (zh) | 现场总线芯片架构 | |
| CN116566762B (zh) | 一种基于Modbus-RTU协议的级联设备及其使用方法 | |
| CN107748509B (zh) | 基于单片机收发控制的asi通信从机实施方法 | |
| CN102255810A (zh) | 基于物联网的路由方法及路由器 | |
| CN104008082A (zh) | 1553b总线rt节点与can总线的转换器 | |
| CN105117319A (zh) | 基于fpga实现对多路mdio设备实时监控的方法 | |
| CN109639737A (zh) | 协议发生装置、数据采集终端的协议转换方法和配置方法 | |
| CN108762971A (zh) | 一种看门狗电路的实现方法及系统 | |
| CN106657115B (zh) | 一种变频器控制系统及其协议转换卡 | |
| CN107547475A (zh) | 一种支持多通讯规约转换的数据处理设备及其系统 | |
| CN110247936A (zh) | 一种通讯协议转换卡及通讯协议转换系统 | |
| CN110096291A (zh) | 电源管理芯片升级电路、方法及网络设备 | |
| CN107070937B (zh) | 一种基于fpga的协议转换装置、方法 | |
| CN203387692U (zh) | 可将ZigBee信号与Wi-Fi信号进行数据转换的无线网关设备 | |
| CN100426268C (zh) | 光模块寻址装置及其方法 | |
| CN115577725A (zh) | 一种多协议uhf rfid读写器基带信号处理soc芯片 | |
| Wan et al. | Application and implementation of CAN bus technology in industry real-time data communication | |
| CN114756498A (zh) | 芯片、主控芯片、芯片通信方法、芯片阵列及相关设备 | |
| CN112187766A (zh) | Modbus协议转换终端配置方法及Modbus协议转换终端 | |
| CN202093355U (zh) | 一种plc以太网通讯模件 | |
| CN115037809B (zh) | 一种支持多协议的工业无线网关系统 | |
| CN111988310B (zh) | 基于iec61850协议的数据获取方法及装置 | |
| CN101368876B (zh) | 一种开放式内燃机试验台架测控系统 | |
| Li et al. | Research on Improvement of Configurable I2C controller IP Core | |
| CN109714189A (zh) | 一种基于状态机的电力通信模组初始化方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |