嵌入式Modbus TCP通讯模块设计

摘要：本文迎合PLC应用网络化发展的需求，提出一种基于嵌入式的Modbus RTU转Modbus TCP协议转化的通讯模块设计方法。该设计能简单、低成本、便捷、可靠的把现有支持Modbus RTU协议的PLC应用于以太网互联。

关键字：PLC；Modbus RTU；Modbus TCP

 

 

一、引言

Modbus应用层协议由美国Modicon公司(现为施耐德电气旗下品牌)于1979年开发的，用于实现其PLC产品与上位机的通信。由于其简单易用，得到了广大工业自动化仪器仪表企业的采纳与支持，实际上已成为了业界标准。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等。这些年来，随着PLC的不断发展，网络通讯功能要求越来越高。一方面，网络化，集成化的要求，使得PLC需要越来越多的接入到计算机监控网络中，作为网络的一个节点。另一方面，智能仪表应用越来越广，因此要求PLC具备较多的现场总线接口，能直接与智能仪表进行通讯。鉴于此，1999年施奈德电气发布了Modbus TCP协议，使得以太网上的Modbus设备可以通过502端口进行通信[1]。

二、模块总体设计

本模块采用基于Cortex-M3内核的新一代ARM LPC1758为CPU主控芯片，工作频率为100 MHz。它内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。同时集成多个标准和先进的通信接口：I2C、SPI、I2S、SDIO、USART、USB Host/Device/OTG、CAN、Ethernet MIC等。本模块硬件结构如图1所示：

CPU通过PHY向以太网总线传输Modbus TCP数据，向RS232或RS485总线传输Modbus RTU数据。考