OMRON觸摸屏與PIC單片機的通信

梁嵩

摘要：本文介紹了PIC單片機與OMRON觸摸屏的通信方法及實現過程。簡要分析了Modbus通信協議，給出了PIC單片機與觸摸屏串行通信的硬件連接圖和軟件主要功能流程圖，對測試結果進行了分析。

關鍵字：觸摸屏、單片機、Modbus協議、RS232接口

觸摸屏能夠直觀、生動地顯示系統參數以及系統狀態，并且面可以直接修改系統運行參數，方便人機交互。單片機是一種集成電路芯片，包括是中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口、中斷系統、定時器/計時器等功能，在工業控制領域也具有廣泛的應用。觸摸屏和單片機共同構建系統并不常見，需要觸摸屏和單片機進行合理通信。

1.OMRON觸摸屏

NB系列的觸摸屏，采用長效LED背光（50，000小時）設計，顯示顏色超過65，000色，屏幕數據存儲容量高達120MB；具備串行、USB或Ethernet 連接功能，可與歐姆龍或非歐姆龍產品（如PLC、變頻器等）進行連接； 多樣化的密碼保護功能，可輕松解決客戶自行開發工程的安全問題；此外，還配備寄存器狀態（位/字）控制選項（用于查看實際情況與預定義值的差別）和標準操作確認查看選項。NB系列觸摸屏，可滿足小巧型HMI與歐姆龍小型機器控制器組合需求。HMI和PLC之間的配方數據傳輸時可將數據備份至外部存儲器中，配方畫面還可為自由選擇的格式。

2.P IC單片機

P IC16系列單片機集成度高，體積小，可靠性高，芯片本身是按工業測控環境要求設計的，內部布線很短，其抗工業噪音性能優于一般通用型；P IC16系列控制功能強，單片機的指令系統豐富，非常適用于專門的控制功能；電壓低，功耗低，便于生產便攜；片內具有計算機正常運行所必需的部件，外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易進行系統擴展；使用RISC流水線和DSP等技術，性價比極高。單片機的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達到1MB和16MB，片內的ROM容量可達62MB，RAM容量則可達2MB。

3.通信方式

Modbus協議是美國Modicon公司推出的一種支持控制器之間或者控制器經通過網絡和其它設備之間的通信協議。Modbus協議包括ASCII、RTU、TCP等，其中ASCII、RTU用于控制器之間通信較為常見，能夠規定消息、數據的結構、命令和應答的方式。

PIC單片機與OMRON觸摸屏的通信方法可以采用Modbus RTU協議進行。采用Maser/Slave方式，Master端發出數據請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發送數據到Master端以響應請求；Master端也可以直接發消息修改Slave端的數據，實現雙向讀寫。網絡中只有一臺作為主機（稱Master），其它作為從機（稱Slaver）；主機不需站號，從機必須設站號。此協議支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485和以太網設備。下面以標準的RS-232C兼容串行接口為例，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。

通信時，主機首先向從機發出請求信息，符合相應地址碼的從機接收通訊命令，并除去地址碼，讀取信息，如果沒有出錯，則執行相應的任務，然后把執行結果返給主機。若從機接收到的校驗碼與本機計算的不同，則說明數據在通信過程中出現錯誤，從機把這次請求視為無效，功能代碼將被修改以用于指出回應消息是錯誤的，同時數據段包含了描述此錯誤信息的代碼。當主機收到這一信息時，會重新發送請求信息。校驗方式分為CRC校驗。

RTU信息幀標準結構為：

初始結構 ≥4字節的時間

地址碼 1字節

功能碼 1字節

數據區 N字節

錯誤校驗 16位CRC碼

結束結構 ≥4字節的時間

信息開始至少需要3.5個字符的靜止時間，依據使用的波特率，很容易計算這個靜止時間。發送完最后一個字符后，也有一個至少3.5個字符的靜止時間，然后才能發送一個新的信息。

NB觸摸屏只支持Bit和Word地址類型，觸摸屏畫面元件讀取地址的設備類型有LW、0x、1x、3x、4x、 RWI、RW等選項。其中，LW表示該元件讀取的是觸摸屏內部的地址，如其它元件的地址；0x表示讀取的是控制器的輸出信號；1x表示讀取的控制器的輸入信號；3x和4x指控制器的寄存器地址類型，其中4x是可讀可寫的，3x是只讀的；RWI、RW都是觸摸屏的內部地址，起輔助作用。使用這些讀取地址的設備類型，觸摸屏即可顯示或設定控制器寄存器或I/O口的數值。以“數值輸入”元件為例，通過“小鍵盤”輸入數據即可設置單片機寄存器或I/O口的數值。如果啟動了“觸發地址”，那么當被觸控時，輸入的數據就被存放到了指定的單片機地址中。進行觸摸屏與Modbus RTU組態

4.程序實例

（1）串口程序的初始化

（2）向觸摸屏LW的0地址寫入數據

（3）從觸摸屏LW的0地址讀取數據

5. 結語

本系統對于實現PIC單片機與OMRON觸摸屏的通信具有連接電路簡單、組態靈活、通信可靠性高等特點。由于Modbus通信協議的開放性的特點，支持大部分控制器串行通信，因此本文所實現的采用Modbus協議的串行通信具有廣泛的應用價值。endprint