Model3C芯片HMI方案：86彩屏中控面板Modbus协议说明

一、概述

Model3C芯片是一款基于RISC-V的高性能、国产自主、工业级高清显示与智能控制MCU，配备强大的2D图形加速处理器、PNG/JPEG解码引擎，并支持工业宽温。基于Model3C芯片的86彩屏中控面板，通过集成Modbus协议，实现了与多种控制设备的通信和数据交换。

二、Modbus协议简介

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准，使得不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus 协议发出。在其它网络上，包含了 Modbus 协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。

三、Modbus RTU在Model3C芯片方案中的应用

通信接口：Model3C芯片方案支持RS-485接口，该接口是Modbus RTU常用的串行通信接口之一。通过RS-485接口，86彩屏中控面板可以与其他Modbus设备（如PLC、传感器等）进行通信。

通信参数：在Model3C芯片方案中，Modbus RTU通信采用异步通讯模式，具体参数包括1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验位，波特率可根据实际需求进行配置（如常用的9600波特率）。

报文格式：Modbus RTU报文包括设备地址、功能码、数据域和CRC校验码等部分。在Model3C芯片方案中，这些报文格式遵循Modbus协议规范，确保通信的准确性和可靠性。

主从通信：在Modbus RTU通信中，Model3C芯片方案的86彩屏中控面板可以作为主设备（Master）或从设备（Slave）进行通信。作为主设备时，它可以主动发起查询请求；作为从设备时，它可以响应主设备的查询请求并提供相关数据。

功能码：Modbus协议定义了多种功能码（如读取线圈状态、写入线圈状态、读取保持寄存器等），用于实现不同的通信功能。

在Model3C芯片方案中，这些功能码得到了全面支持，使得86彩屏中控面板可以实现与多种Modbus设备的灵活通信和数据交换。

四、rt-thread 使用libmodbus-rtu库

libmodbus是一个与使用Modbus协议的设备进行数据发送/接收的库。该库包含各种后端通过不同网络进行通信（例如，RTU模式下的串口或TCP / IPv6中的以太网）。

将libmodbus库从软件包里启用, libmodbus是基于select操作的，依赖于文件系统和libc,需要在rt-thread中开启对应的支持。

RS485的话需要指定 modbus_rtu_set_serial_mode(ctx, MODBUS_RTU_RS232); //改为485
modbus_rtu_set_rts(ctx, RS485_RE, MODBUS_RTU_RTS_UP); //指定485控制引脚和电平

#include “modbus_rtu_test.h” #include “modbus.h” #include “stdio.h” #include “string.h” #include #include /* 使用BSD socket，需要包含socket.h头文件 */ #include #include #include #define RS485_RE GET_PIN(G, 8) static void test_thread(void *param) { int slaveaddrs = 3; uint16_t tab_reg[64] = {0}; modbus_t *ctx = RT_NULL; ctx = modbus_new_rtu("/dev/uart2", 9600, ‘N’, 8, 1); modbus_rtu_set_serial_mode(ctx, MODBUS_RTU_RS232); //modbus_rtu_set_rts(ctx, RS485_RE, MODBUS_RTU_RTS_UP); modbus_set_slave(ctx, slaveaddrs); modbus_connect(ctx); modbus_set_response_timeout(ctx, 0, 200000); //50ms int num = 0; while (1) { memset(tab_reg, 0, 64 * 2); int regs = modbus_read_registers(ctx, 0, 20, tab_reg); if (regs == -1) { rt_kprintf(“error addrs %d—\n”, slaveaddrs); if(slaveaddrs == 2) { slaveaddrs = 3; } else { slaveaddrs = 2; } modbus_set_slave(ctx, slaveaddrs); } else { rt_kprintf("-->addrs %d", slaveaddrs); rt_kprintf("[%4d][read num = %d]", num, regs); num++; int i; for (i = 0; i < 20; i++) { rt_kprintf("<%#x>", tab_reg[i]); } rt_kprintf("\n"); if(slaveaddrs == 2) { slaveaddrs = 3; } else { slaveaddrs = 2; } modbus_set_slave(ctx, slaveaddrs); } rt_thread_mdelay(500); } //7-关闭modbus端口 modbus_close(ctx); //8-释放modbus资源 modbus_free(ctx); } static void rtu77(int argc, char **argv) { //rt_pin_mode(RS485_RE, PIN_MODE_OUTPUT); rt_thread_t tid; tid = rt_thread_create(“test”, test_thread, RT_NULL, 2048, 12, 10); if (tid != RT_NULL) rt_thread_startup(tid); return RT_EOK; } MSH_CMD_EXPORT(rtu77, a rtu test);

五、Modbus RTU布线

Modbus RTU使用串行通信，通常使用RS-232或RS-485接口。

RS-232：这是一种点对点的通信方式，每个设备都需要单独的串行线连接到主控器。它使用9针或25针的D-sub连接器，但通常只用到其中的少数几个引脚，如TX（发送）、RX（接收）、GND（地线）。
RS-485：这是一种多点通信方式，允许多个设备共享同一对双绞线。RS-485使用一对双绞线（通常标记为A和B），并使用终端电阻来匹配线路。每个设备都有一个数据发送器（TX）和数据接收器（RX）引脚，以及一个公共地线（GND）。

六、Modbus RTU特点

以RS-485或RS-232作为其物理层实现。它使用总线式拓扑结构，允许多个设备共享同一通信线路，实现成本效益和简单的布线需求。Modbus RTU的数据传输采用二进制编码，每个数据帧包含地址码、功能码、数据和校验码，通过CRC校验确保数据的准确性。这种协议特别适合于短距离通信和成本敏感的应用场景。

七、总结

基于Model3C芯片的86彩屏中控面板通过集成Modbus RTU协议，实现了与多种控制设备的通信和数据交换。其高性能的通信接口和丰富的通信功能使得该中控面板在工业控制、智能建筑等领域具有广泛的应用前景。

Model系列芯片芯片基于RT-Thread进行开发，而RT-Thread可以通过集成第三方库来支持Modbus RTU，因此Model系列芯片完全可以支持Modbus RTU协议