IS220PTURH1BIO控制包控制器

. Modbus协议源代码简介



2.1 关于modbus中的常见两种寄存器区别

保持寄存器：指可以通过通信命令读或者写的寄存器；通常是一些功能控制寄存器或者输出寄存器等。不同的设计中，有些保持寄存器是掉电保持；有些则不然。

输入寄存器：指只能读不能写的寄存器，通常是状态寄存器或者是输入结果寄存器等。

线圈寄存器，可以类比为开关量，每一个bit都对应一个信号的开关状态。所以一个byte就可以同时控制8路的信号。

离散输入寄存器：相当于线圈寄存器的只读模式，每个bit表示一个开关量，而他的开关量只能读取输入的开关信号，无法写入。

2.2 Modbus开源库常用配置接口

1）modbus_t* modbus_new_rtu(const char *device,

int baud, char parity, int data_bit,

int stop_bit)

modbus_new_rtu函数用于生成Modbus的句柄，在本函数中可以设置通

信协议中的波特率、校验位、数据长度以及停止位，其返回值为通过设置后生成的句柄，用于在读写数据时使用，每个句柄可以执行一个modbus指令。如果这些配置参数有误，就会返回一个空指针。

2）static int _modbus_rtu_connect(modbus_t *ctx)

本函数主要功能是将通信串口设置为rtu模式。

3）int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)

本函数设置本句柄的从机号。



2.3 Modbus主机通信常用接口

1）int modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src)

本函数为将数组中的数据写入到远端设备（从机）的寄存器中，写入的地址位addr，长度为nb个寄存器。

2）int modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)

本函数将远端设备（从机）保持寄存器中的数据复制到数组dest中。

3）int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb,

uint16_t *dest)

本函数读取远端设备（从机）地址为addr输入寄存器中的数据，数据长度为nb。



2.4 Modbus从机通信主要接口

1）int _modbus_receive_msg(modbus_t *ctx, uint8_t *msg, msg_type_t msg_type)

本函数可以用于处理来自主机的请求，返回接受到的字符的数量，如果成功，则返回uint8_t数组中的消息（即主机发送的命令），否则返回-1。



2）int modbus_reply(modbus_t *ctx, const uint8_t *req,

int req_length, modbus_mapping_t *mb_mapping)

本函数负责在接受到请求后，分析请求并生成响应消息，并且发送到主机。如果请求属性为广播，那么不发送响应消息。

三、 调试问题分享

　　在调试中，从机的Server进程会经常出现崩溃，后发现在Server经常每次处理配置变更时，都会重新new出新的modbus句柄，但却不释放原有句柄，这种处理会导致多次修改Modbus通信配置时，从机Server进程崩溃。

解决方案：在程序中判断，当modbus句柄已经存在时，此时更新配置后，不再new出新的句柄，而是调用接口 modbus_close()， modbus_free()释放句柄中的配置，然后用更新后的配置重新设置句柄参数。

输入与输出之间以及比特寻址的和字寻址的数据项之间的区别并没有暗示任何应用操作。如果这是对可疑对象核心部分自然的解释，那么这种区别是可完全接受的，而且很普通，以便认为四个表格全部覆盖了另外一个表格。

对于基本表格中任何一项，协议都允许单个地选择 65536 个数据项，而且设计那些项的读写操作可以越过多个连续数据项直到数据大小规格限制，这个数据大小规格限制与事务处理功能码有关。很显然，将通过 MODBUS 处理的所有数据放置在设备应用存储器中。但是，存储器的物理地址不应该与数据参考混淆。要求仅仅是数据参考与物理地址的链接。

MODBUS 功能码中使用的 MODBUS 逻辑参考数字是以 0 开始的无符号整数索引。

MODBUS 模型实现的实例
下例实例示出了两种在设备中构造数据的方法。可能有不同的结构，这个文件中没有全部描述出来。每个设备根据其应用都有它自己的数据结构。

实例 1：有 4 个立块的设备

下例实例示出了设备中的数据结构，这个设备含有数字量和模拟量、输入量和输出量。由于不同块中的数据不相关，每个块是相互立。按不同MODBUS 功能码访问每个块。

IS420UCSBH1A是通用电气公司的Mark VIe系统控制器。MKVIe是GE设计的的Speedtronic系统之一，用于控制水力、燃气和蒸汽涡轮系统。IS420UCSBH1A是现有的五个UCSB模块之一。

IS420UCSBH1A是一个单模块控制器，使用其板载I/O网络与I/O包接口。以前的Speedtronic系统中的旧控制器通过背板连接器实现了相同类型的接口。该装置是气冷式的。它没有板载风扇或电池，但配有内置电源。该设备很小，尺寸为6.4英寸x 8.1英寸x 1.4英寸。其他规格包括:

600 MHz英特尔EP80579微处理器
256 MB DDR2 SDRAM内存，带闪存支持的SRAM
支持控制块语言(模拟和数字)的QNX中微子操作系统
双绞线10Base-TX/100Base-TX和RJ-45连接器
用于许多应用的TCP/IP协议
2.4磅，不包括运输包装
环境工作温度为-22至149华氏度。
IS420UCSBH1A设计为直接安装到面板金属板上，设备的散热片保持通畅，以允许适当的气流。

IS420UCSBH1A的正面设计有三个以太网端口，用于连接R/S/T I/O网络，以及三个额外的ENET端口，用于连接HNMIs、其他控制器、历史记录和点对点连接。前面板还有一个USB端口。控制器的设置可以使用GE的ToolboxST应用程序来完成。

IS420ESWAH2A是通用电气公司为Mark VIe系统提供的几种以太网交换机之一。该系统由通用电气公司制造并发布，用于控制和管理工业汽轮机系统。

IS420ESWAH2A是一款非托管以太网交换机，旨在满足实时工业控制系统的需求。该交换机具有多种功能/特性，包括802.3/802.3u/802.3x兼容性、半双工和全双工自动协商、惠普-MDIX自动感应和10/100基本铜缆。该设备还具有多个led，让用户知道何时链路处于活动状态，何时设备通电，以及每个端口的速度。该单元有八个支持10/100BASE-TX的端口，以及两个支持100BASE-FX、LC类型连接的端口。

IS420ESWAH2A通常使用DIN导轨安装在控制系统面板内。通用电气公司只了某些DIN导轨夹具用于ESWA以太网交换机。根据所需的安装方向，有两种不同的夹子可供该开关使用。如果您需要平行于导轨安装交换机，请使用编号为259B2451BVP1的夹子。如果需要垂直于导轨安装交换机，请使用夹子259B2451BVP2。

组合逻辑
组合逻辑控制器由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成。通过指令译码器确定当前执行的指令，结合时序电路产生的节拍，共同作为组合逻辑电路的输人结果输出相应的控制信号。组合逻辑控制器是由复杂组合逻辑门电路和触发器构成，执行速度快，因此在计算机结构比如RISC中得到广泛应用。 [1]
设计步骤：
1、设计机器的指令系统：规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能；
2、初步的总体设计：如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等；
3、绘制指令流程图：标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作；
4、编排操作时间表：即根据指令流程图分解各操作为微操作，按时间段列出机器应进行的微操作；
5、列出微操作信号表达式，化简，电路实现。
基本组成：
1、指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分：操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质，如加法、减法等；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息（这时通过地址形成电路来形成操作数地址）。有一种指令称为转移指令，它用来改变指令的正常执行顺序，这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。
2、操作码译码器：用来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。
3、时序电路：用来产生时间标志信号。在微型计算机中，时间标志信号一般为三级：指令周期、总线周期和时钟周期。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式（如上面的A→L表达式）的电路实现，它是组合逻辑控制器中为复杂的部分。
4、指令计数器：用来形成下一条要执行的指令的地址。通常，指令是顺序执行的，而指令在存储器中是顺序存放的。所以，一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成，微操作命令“1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令，则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段，将其直接送往指令计数器。
微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。

种办法是在指令中包含了下一条指令的地址。在指令执行过程中将这个地址送人指令地址寄存器即可达到程序持续运行的目的。这个方法适用于早期以磁鼓、延迟线等串行装置作为主存储器的计算机。根据本条指令的执行时间恰当地决定下一条指令的地址就可以缩短读取下一条指令的等待时间，从而收到提高程序运行速度的效果。
第二种办法是顺序执行指令。一个程序由若干个程序段组成，每个程序段的指令可以设计成顺序地存放在存储器之中，所以只要指令地址寄存器兼有计数功能，在执行指令的过程中进行计数，自动加一个增量，就可以形成下一条指令的地址，从而达到顺序执行指令的目的。这个办法适用于以随机存储器作为主存储器的计算机。当程序的运行需要从一个程序段转向另一个程序段时，可以利用转移指令来实现。转移指令中包含了即将转去的程序段入口指令的地址。执行转移指令时将这个地址送人程序计数器(此时只作为指令地址寄存器，不计数)作为下一条指令的地址，从而达到转移程序段的目的。子程序的调用、中断和陷阱的处理等都用类似的方法。在随机存取存储器普及以后，第二种办法的整体运行效果大大地优于种办法，因而顺序执行指令已经成为主流计算机普遍采用的办法，程序计数器就成为中央处理器不可或缺的一个控制部件。
CPU内的每个功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之间传送及数据的流动控制部件的实现。通常把许多数字部件之间传送信息的通路称为“数据通路”。信息从什么地方开始，中间经过哪个寄存器或多路开关，后传到哪个寄存器，都要加以控制。在各寄存器之间建立数据通路的任务，是由称为“操作控制器”的部件来完成的。
操作控制器的功能就是根据指令操作码和时序信号，产生各种操作控制信号，以便正确地建立数据通路，从而完成取指令和执行指令的控制。
有两种由于设计方法不同因而结构也不同的控制器。微操作是指不可再分解的操作，进行微操作总是需要相应的控制信号(称为微操作控制信号或微操作命令)。一台数字计算机基本上可以划分为两大部分---控制部件和执行部件。控制器就是控制部件，而运算器、存储器、外围设备相对控制器来说就是执行部件。控制部件与执行部件的一种联系就是通过控制线。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常这种控制命令叫做微命令，而执行部件接受微命令后所执行的操作就叫做微操作。控制部件与执行部件之间的另一种联系就是反馈信息。执行部件通过反馈线向控制部件反映操作情况，以便使得控制部件根据执行部件的状态来下达新的微命令，这也叫做“状态测试”。微操作在执行部件中是组基本的操作。由于数据通路的结构关系，微操作可分为
相容性和相斥性两种。在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。一般的微指令格式由操作控制和顺序控制两部分构成。操作控制部分用来发出管理和指挥全机工作的控制信号。其顺序控制部分用来决定产生下一个微指令的地址。事实上一条机器指令的功能是由许多条微指令组成的序列来实现的。这个微指令序列通常叫做微程序。既然微程序是有微指令组成的，那么当执行当前的一条微指令的时候。指出后继微指令的地址，以便当条微指令执行完毕以后，取下一条微指令执行。

LED控制器(LED controller)就是通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。
低压型LED产品控制器：
低压型LED产品一般设计电压12V-36V,每个回路LED数量3-6个串联，用电阻降压限流，每个回路电流20mA以下。一个LED产品由多个回路的 LED组成，优点是低压，结构简单，容易设计；缺点是：产品规模大时电流很大，需要配置低压开关电源。由于产品的缺点所限，低压不可能远距离输电，都是局限于体积不大的产品上，如招牌文字、小图案等。根据这个特点，控制器设计规格：12V的选用75A/30V MOS功率管控制，输出电流8A/路；24-36V选用60A/50V MOS功率管控制，输出电流5A/路。用户可以根据以上规格选定控制器的路数，跳变的可以选购NE20低压系列、渐变的选购NE10低压系列控制器即可。注意LED的是共阳(+)极连接法，控制器控制阴(-)极，控制器不包括低压电源
高压型LED产品控制器：
高压型LED产品设计电压是交流/直流220V电压，每个回路LED数量36-48个串联，每个回路电流20mA以下，限流方式有两种，一种是电阻限流，这种方式电阻功耗较大，建议使用每4个LED串接一个1/4W金属模电阻，均匀分布散热，这种接法是稳定可靠；另一种是电阻电容串联限流，这种接法大部分电压降在电容上，电阻功耗小，只能用在稳定的长亮状态，如果闪动电容储能，反而电压加倍，LED容易损坏。凡是使用控制器的LED使用电阻限流方式，LED一般每个回路一米，功率5W，三色功率每米15W。常用渐变控制器NE112K控制直流1200W，NE103D交流负载4500W直流负载1500W，如果灯管闪动单元多就使用NE112K，如果只需要整体闪动就使用NE103D。如果使用渐变方式，要注意负载匹配，霓虹灯和LED的发光分布特性不一样，同一回路不能混接不同类型的负载。
低压串行控制器：
低压型LED产品串行控制器的特点是控制路数多，利用串行信号传输达到控制的目的，一般512单元的控制只需要4条控制连线，串行LED控制器需要在LED的光源板配有寄存器，控制器可选用型号NE040S控制器，该控制器的大容量达到4096KBit,如果负载512单元的LED可以大实现8192桢画面。
还有就是安全行业所使用的控制器，控制探测器在各工作区间内监测气体的一种设备。