目录
前言 (1)
1.绪论 (2)
1.1概述 (2)
1.2课题的意义 (3)
1.2.1课题的研究和应用 (4)
1.3研究内容和设计方法 (5)
1.3.1研究方向和内容 (5)
1.3.2设计的步骤 (6)
1.3.3软硬件设计方案 (7)
2.系统设计基础 (8)
2.1通讯方案的选择 (8)
2.2所用芯片的简单介绍 (9)
2.2.1温湿度传感器 (9)
2.2.2单片机 (9)
2.2.3显示屏 (10)
2.2.4与上位机的串行通讯及下载调试 (10)
3.硬件电路设计 (11)
3.1单片机模块 (11)
3.2电源模块 (13)
3.3OLED模块 (14)
3.4程序调试下载模块 (14)
3.5串口通信模块 (15)
3.6温湿度模块 (16)
4.软件设计 (17)
4.1串口通信模块 (17)
4.2数据帧处理模块 (18)
5.系统调试 (21)
5.1硬件调试 (21)
5.1.1单片机电路板的调试 (21)
5.2软件调试 (23)
5.2.1调试平台 (23)
5.2.2调试问题 (23)
5.2.3调试结果 (24)
6.总结与展望 (25)
6.1结论 (25)
6.2研究对象的未来发展期望 (26)
参考文献 (27)
致谢 (28)
附录 (29)
摘要
随着社会的进步，互联网和通信技术的发展将传感器、嵌入式设备和智能控制系统紧密地联系在了一起，另一方面，工业现场协议也被广泛地应用。其中MODBUS协议被越来越广泛地接受和应用。它具有简单便携的远程监控操作，在工业现场中具备适用于多种通讯设备之间、多种传播介质之上的网络连接能力。而本论文将在STM32F103C8T6单片机平台上，通过载入了MODBUS协议的温湿度传感器，来实现温度湿度数据的采集，最终通过OLED显示屏显示出来当前环境下的温湿度。同时利用MODBUS-RTU通信接口实现与上位机的通信，其中使用到组态王软件进行PC端模拟，将测量出的温湿度数据通过串口上传到PC端，进行数据的界面显示和曲线分析。
关键词：MODBUS协议；RS485；STM32F103C8T6单片机；温湿度数据；通信
Abstract
In modern society, on the one hand, the development of Internet and communication technology has closely linked sensors, embedded devices and intelligent control systems.
On the other hand, industrial field protocols are also widely used. Among them, MODBUS protocol is more and more widely accepted and applied because of its simple and portable remote monitoring, control operation and network connection capability that is applicable to a variety of communication devices and over a variety of transmission media in industrial field.
This paper will be on the STM32F103C8T6 microcontroller platform, through the load of the MODBUS protocol temperature and humidity sensor, to achieve the temperature and humidity data collection, and finally through the OLED display screen to display the temperature and humidity under the current environment.
At the same time, the modbus-rtu communication interface is used to realize the communication with the upper computer. Among them, the king view software is used for PC terminal simulation, and the measured temperature and humidity data is uploaded to the PC terminal through the serial port for data interface display and curve analysis.
Keywords：MODBUS protocol；RS485；STM32F103C8T6SCM；temperature and humidity data；communication
基于STM32的MODBUS协议分析仪
的设计与实现
前言
现如今，在国家政策的大力支持下，电子信息技术和网络通信得到了极大的发展，集成硬件的开发和传感遥控的使用使得远程监控运用起来更加方便。渐渐地，很多工业协议也开始应用于各种工业设备中，在计算机、物联网等控制领域取得了突破性成果。但是，由于需要监控的设备及其相关的信息也越来越多，使得自动化监控和远程控制变得具有挑战性。目前工业远程控制系统有待完善，人们更多地希望能通过网络发送设备控制命令实现对现场环境及设备的参数远程监控，采集设备数据信息并进行实时处理。
Modbus协议因为其协议结构简单、适应多种传播媒介的特点得到工业上的广泛推广。同时，单片机在工业自动化领域已经有较大的发展，STM32单片机功耗低、片上资源丰富、下载和移植方便、驱动代码简单、经济实用，是能更加便携的应用到协议分析仪上的不二之选，所以本课题研究是通过单片机与协议的结合实现对数据的分析与监控。
1.绪论
1.1概述
本文的数据协议分析仪是基于MODBUS通讯协议，而且比较可靠，在整个传输通讯过程中就体现了它高效利用通讯设备、实时控制数据的特点，并且凭借它操作简单和开源免费的强大优势在工厂自动化的领域应用十分普遍。
该协议是在1979年创建的，现在它可以称作上是全球排名第一的被广泛应用于工业的现场总线协议。MODBUS协议大多是被应用在各种电子控制器上起到操控不同设备之间通讯的作用。通过这个协议，控制器和控制器之间，控制器和其它外围设备之间都可以获得高效的通讯。这样，不同的工业生产商之间只需要调试控制一个由无数个操控器设备组建的网络，就可以使得数据进行跨空间的传输，还可以将数据进行集中分析和监控管理。[1]
运用MODBUS协议进行网络间的通讯时，该协议内容中就定义了消息域和公共格式，还规定了接收端通过读取到的消息采取什么样相应的行为。通讯时，发送端通过协议发送给接收端其设备地址，接收端获取接收到的发送端地址，进而识别消息类型、读取消息内容、而后如果需要回复消息则再次通过MODBUS 协议发送回反馈消息至发送端。由此也可以看出，在这个协议中，规定了主机请求访问其他从机设备的过程。比如，主机如何向从机发送请求，从机如何回应来自主机的请求，以及怎样侦测通讯过程中的错误并显示记录下来。[2] MODBUS具有以下几个特点：
（1）MODBUS协议的使用无关乎知识产权纠纷问题，所以可以不用上交许可证费用，使用这种通信协议，相对来说放心安全又节约成本和时间。
（2）和MODBUS相关联的PC端接口及线路可以采用RS-232或者是RS-485，此外，MODBUS协议还几乎支持在各种介质上进行高速的信号传输，例如双绞线、光纤、WIFI等。
（3）生产商在开发该协议时的过程十分简单，所以该协议使用的帧格式也简单易懂。
随着MODBUS现场总线系统被大量使用，该协议也被发展的越来越完善。MODBUS主要是被应用于各生产电子厂，通过这个通讯协议将不同生产商的设备连接起来构成大型网络，然后通过后台操作，对收集到的产品数据进行整合、分
析，而且也可以对数据实行监控网络化。协议分析仪就是被使用到这里的一种数据流，在监视数据通信系统中，它是一种专用测试工具，能够用来检验数据交换是否正确地按照此协议的规定进行，现在是主要被用在通信协议的开发、评价以及分析中。便携式MODBUS协议分析仪能帮助工程技术人员进行MODBUS现场总线系统的安装和配置，在实现数据的监测分析和网络故障诊断上具有很大的实际应用价值。[3]
经过了41年的发展，MODBUS协议已经成为了一种通用工业标准并于2004年正式作为国家标准，现在正一直为中国工业通信做出巨大的贡献。
1.2课题的意义
一方面，在现代社会的工业生产中，因为被控制对象以及检测控制装备等设备位置的分散，再加上控制和监控等一些工作的要求，设备和设备之间的现场信息交互和传递也越来越多。由于传统的工业控制软件存在着不开放、每个部分联系紧密、系统复杂程度高等问题，使得系统在进行维护、扩展和更新的时候变得较为困难，系统任何一部分的修改都可能对其他部分产生很大的影响，再次修改可能需要大幅度地调整软件和硬件。如果调整软件，就是重复编写代码，但是软件不能重复的利用和修改，即使是使用了高级语言的函数库，也只能对源代码进行重复使用，不可能对可执行的工程文件进行重复使用。如果修改电路硬件，也容易造成人力和物力的浪费。
无论是在家庭生活中还是现代工业生产中，温湿度的监测在各个领域都有着极其重要的作用，所以就需要创造这样一种监控系统，本课题就是采用计算机科学技术和工业现场总线技术集成了一个温湿度监测系统。在这样的系统里面，温度和湿度的变化情况是上位机通过智能节点来监测的，上位机会把监测到的温度和湿度数据传输到对应的智能节点，然后利用界面显示温度和湿度。在工厂里面，可以通过增加驱动设备来监测环境中的温度和湿度的数据，然后根据需求，对环境中的温度和湿度进行调控。
另一方面，现在工业现场控制领域广泛的运用现场总线控制技术和网状网络监控技术，而MODBUS协议分析仪就是这样一个可以应用在工业领域内的数据分析仪。协议分析仪实质上就是一种专用的测试在数据通信的过程中数据流的流量和使用、检验数据的交换过程是否按照MODBUS协议规定执行的工具。便捷的MODBUS分析仪在通信的开发和检测过程中起到了重要的作用。为广大工业
工程技术监管人员的现场总线分析、数据交换通信、进行网络互连故障诊断提供很大的实际应用价值。[4]
因此，如果不同的生产设备之间相互连接构成一个大的网络结构，更能实现集中的控制管理。因此，可以在组网连接时，将工业现场设备连接到中枢总控制系统或者总的计算机操作系统、PLC系统，将传统的采用双绞线或者电缆直接连接控制换成更高效便捷的MODBUS网络方式。通过这样来实现工业生产设备中的数据采集和信息传输，也方便控制系统进行统一的数据调度、保存、管理，还能实时地监控设备生产状况。[5]
所以本课题设计基于MODBUS协议的对温湿度数据分析的仪器，能远程监控室内温湿度的变化，这不但解决了人们的日常焦点关注问题，也在一定程度上满足了工业生产线上的需要。
1.2.1课题的研究和应用
（1）协议的研究和问题
首先，MODBUS协议是由Modicon公司在1971年首次提出的，此后就又发展产生了MODBUS RTU和MODBUS ASCII。后来，Modicon公司被施耐德公司收购。为了更好地在以太网上的分布式普及和推动MODBUS使用，随后，施耐德公司建立了MODBUS-IDA组织，将MODBUS协议的所有权分离出去。[6]现在MODBUS协议的所有使用权已经全部移交给了IDA组织进行系统化的管理，但是这种工控网协议仍然有很多的安全性问题，在诸多安全防护机制方面有很多不足，如认证、授权缺失，功能码滥用，加密有风险等。MODBUS协议系统在涉及安全时出现的功能实现问题很少被充分考虑，这造成了缓冲区溢出，再加上TCP/IP协议的自身存在安全问题，容易受到非法网络数据获取，病毒木马，IP欺骗等攻击。
（2）协议分析仪的研究和应用
MODBUS分析仪现在已经有很成熟的研究，比如：英国比克科技公司推出的Picoscope示波器能够针对MODBUS(RS-232/RS-485)信号进行解码和分析。在2017年7月，该公司又发布了针对MODBUSASCII和MODBUSRTU的解码软件，这进一步增强了Picoscope的分析能力。这样使工业总线上的调试更加理想化，使协议分析仪能更普遍的应用在程序自动化、工业自动化、智能家居、移动通讯等方面。[7]
随着MODBUS和单片机技术的大量使用，MODBUS协议分析仪被广泛应用到三大市场能源与基础设施、工业以及建筑行业中。并且，能源与基础设施市场、机场、隧道、数字通讯、电信、水处理、油气、能源等行业也大大得益于单片机的远程控制能力。现如今在建筑市场，医疗机构、公用建筑、民用住宅、船舶等行业中，使用他们原有的单片机网络，极大程度上降低了实施的费用。另外，工业市场，食品与饮料、微电子、制药、汽车等行业则高度的受益于单片机，已经从IT系统贯通到车间层单片机的统一全局网络架构中。
（3）温湿度监控的应用现状
对于温湿度的监控，现如今主要被应用于农业生产监控并分析农作物的生长环境因素，在食品行业掌握温湿度变换便于保存食物，避免食物降低口感和品质；在文物资料馆中合理控制温度便于保存纸质文档资料和书籍；在建筑材料方面，如混凝土的干燥过程是评价产品指标的重要因素；在道路的维护中，空气流通湿度是造成管道发霉破坏的重要因素。[8]
1.3研究内容和设计方法
1.3.1研究方向和内容
在自动化控制系统中，完成信息的下达、数据的上传和组态的开发是最重要的三个步骤。因此设定研究方向如下：
（1）首先需要研究MODBUS协议
MODBUS协议通讯时由两个模块组成，主机和从机。两个从站之间是不能相互通信，总线上只允许有一个主机，并且MODBUS协议对事务进行处理时，在同一个时间段内，主站只能同时处理一个事务。通讯就是首先由该主机发出信息，传输到从机，可允许的从机有多个，实际生产应用中，从机最多可达到247个。MODBUS协议采用主从方式传输数据，当断开连接时，能检测出现网络故障并开始自动修复故障，当网络再次连通后，通讯就可以恢复，重新发起请求。从站若未收到主站发出的请求，就不会作出应答响应，结果就是通讯失败，不能收到主站发送的数据。所以，主站和从站之间没有成功通信。另外，当发送一些重复数据时，主站不需要发送请求，直接由从站开始发送数据，这样不但降低了数据流量，还提高了数据传输能力。所以，MODBUS协议的可靠性和数据传输能力都是较好的。
MODBUS协议支持的通讯方式有两种串行模式：RTU和ASCII。在ASCII
模式下，一个字节只能传输两个字符，校验数据的方式采用的LRC校验；在RTU 模式下，报文包含有八个字节，其中传输的是两个四位的十六进制字符，采用的是十六位的CRC校验。综合上述特点，采用RTU模式，能有较高的传输效率和较简单精准的数据校验。
（2）研究温湿度传感器的工作原理和在整个电路中起到的作用
温湿度传感器工作原理就是将采集到的物理信号转换为数字信号，通过串口服务器输入到电脑端，方式是通过RS-485总线传给上位机；并且能够以以太网的形式，将收集到的数据在OLED上显示出来。
（3）研究好单片机的最小系统电路构造，进行硬件电路的相关设计
（4）研究好OLED显示设置
（5）研究好通过串口进行上下位机间的通讯
（6）研究好组态王的程序编写
组态王是一种被广泛应用于工业自动化控制中的一款监控系统开发软件，不过由于组态王运行速度快而且稳定，十分方便、经济适用、开发周期短的特点而主要适用于低端的自动化操作系统中。本项目研究过程中使用的监控模拟就比较简单，因此使用组态王模拟合适，故用组态王来模拟PC端进行温湿度数据的监控。
在设计监控界面时，需要考虑三方面问题：友好的画面感、数据显示直观、动画链接丰富。组态软件就为开发者提供了方便的可视化监控界面，是通过利用Windows的图形编辑功能，进行实时趋势曲线分析。组态王中有丰富的、方便操作的配置界面，提供了很多图库精灵，方便进行运行系统的开机界面、数据显示界面的设计。
使用组态王的基本方法：
（1）进行图形界面设计
（2）创建数据库
（3）建立动画链接
（4）建立串口链接
（5）链接程序，运行和调试系统监控和画面
1.3.2设计的步骤
（1）查找资料，理解MODBUS通讯协议。
（2）了解所选用的STM32F103C8T6单片机的最小系统结构及各管脚，参照单片机使用手册和模拟电路的基础原理，进行硬件单片机外围电路的的初步设计。设计好滤波电路、复位电路、时钟电路和下载调试电路。
（3）运用微处理器理论原理和编程语言C语言，完成MODBUS协议通讯采集的温湿度传感器的程序的编写。
（4）理解RS-485通信电路，使用该通信电路实现单片机向PC端的通信。
（5）确定该分析仪可以基于检测数据为温湿度的传感器，购买元器件并焊接，制作分析仪。
（6）按照开题报告中设计的各模块功能，连接起来各模块，利用Altium Designer软件画出完整的电子原理图。
（7）编写组态程序和协议相关程序。
（8）利用组态王模拟电脑端，设计好组态王开机画面及分析数据分析显示界面，配置好组态王相关硬件。
（9）将PC和硬件电路连接，将代码下载到开发板上，在Keil5中进行软件调试。
1.3.3软硬件设计方案
本次课题是基于STM32F103C8T6单片机和MODBUS协议的温湿度数据测量分析仪的设计，主要研究的方法步骤如下：
（1）对整个MODBUS通讯协议的传输方式、通讯条件和要求、协议的应用范围和实例等进行大概的了解，确定好所要采集的数据，可以为温湿度，则所需要硬件就应该借助温湿度传感器。明确课题的定位，所要解决的问题是基于MODBUS通信协议，实现室内温湿度的测量，一方面借助温湿度传感器并使用OLED显示所采集到的数据，另一方面使用组态王模拟PC端，实现对所采集的数据通过RS-485通信电路上传到PC端的功能。
（2）对单片机程序编程的理论和MODBUS通信协议以及涉及到的相关知识界面设计和电路通讯系统的学习。使用的MODBUS-RTU协议通讯，编程时，相关配置有：查询回应周期，传输方式配置，地址域和功能域、数据域、错误校验方法、寄存器收发数据、相应数据帧格式。
（3）选择单片机的型号为STM32F103C8T6，通过对keil5编译软件相关建立工程的过程的熟悉，结合对基础电路、模拟电路、单片机、编程软件、串口调试
软件等的理论学习和对开发板的使用了解，以及参考大量文献后总结到的经验，初步设计到方案如下：选用单片机STM32F103C8T6作为主机，0.96寸OLED显示屏做温湿度采集显示界面，通过USB串口上传到PC，设计从机端显示界面，有数值和曲线显示，显示实现协议分析的功能。
（4）搭建硬件调试环境，将选定的单片机STM32F103C8T6对应的最小系统以及电源电路、稳压电路、传感器电路在洞洞板上等焊接起来，并使用软件作出实际的电路图。
（5）将编码下载到开发板上，进行软件调试，测试温湿度传感器显示屏测量值与电脑端数据传输显示分析图是否正常工作，确保软硬件完美结合。
2.系统设计基础
2.1通讯方案的选择
使用STM32F103C8T6模块作为MCU，温湿度传感器通过MODBUS协议采集环境中的温湿度，OLED显示屏显示当前状态下的环境温湿度，同时温湿度传感器也利用MODBUS协议进行数据的初步采集到的数据的显示，通过RS485通讯线路与上位机相连，电脑端作为主站向单片机作为的从站发送请求，从站接收后然后将数据返回给主机。PC通过串口助手读取串口，配置组态王模拟软件。其中利用组态王仿真PC上位机端的运用，主机就可以操控监控界面，通过显示屏实时查看更新的数据，进行温湿度数据的监控分析；最终完成MODBUS分析仪的显示和简单曲线分析功能。
一方面，该方案的编码过程简单，只要是开发单片机模块，使其与电脑上位机进行通讯，编写温湿度数据采集的基于MODBUS通讯协议的通讯代码即可。
另一方面，方案线路连接简单。故采用本方案。
系统的通信结构图如图2.1所示：
图2.1 系统的通讯结构图
2.2所用芯片的简单介绍
2.2.1温湿度传感器
SD123-T10温湿度传感器是一种将温度和湿度集成起来的高精度的温湿度传感器。它使用的是MO内核单片机，而且还是低功耗的，可以采集温度、湿度的数据信息，相对于传统模式温度和湿度传感器比较稳定、误差小、不易受干扰。
[8]输出给单片机的信号为数字信号，可以方便和其它的主机或者是从机来进行联网，温度和湿度数值可以通过RS485通讯传输出来，具有数据准确、使用稳定、使用寿命长等特点。
其技术参数指标如表2.1所示：
表2.1 技术参数指标
2.2.2单片机
本系统选择的单片机是一个增强型的中等容量的单片机STM32F103C8T6，它是一个32位的微型单片机，是基于ARM Cortex-M内核STM32系列的单片机。
在设计方面，其具有以下几个重要的符合设计条件的特点：
（1）该单片机工作的最高频率是72MHZ，内部有闪速存储器，FLASH型程序存储器。有许多的增强型I/O端口以及外设和外部连接的总线。
（2）单片机里面有1个12 bit的ADC、2个比较器、2个16 bit通用定时器、2个32 bit通用定时器、2个16 bit基本定时器、2个16 bit高级定时器。它的通信接口是标准的有1个USB接口、1个CAN接口、、2个IIC接口、3个SPI接口以及8个UART接口。[9]
（3）单片机的正常工作电压为2.0V~5.5V，正常的工作温度范围常规型是在-40°C~+85°C，扩展型是在-40°C~+105°C。为了满足低功耗的使用要求，还有多种省电工作模式。
（4）它有五种封装形式分别是LQFP100、LQFP64、LQFP48、LQFP32和QFN32。
（5）该单片机的编程简易，价格实惠，可使用的资源丰富，程序下载通过RS485接口下载到单片机就行。
2.2.3显示屏
OLED又被叫做发光二极管，因为OLED有自发光，所以不需要背光源、它有很高的对比度、厚度相对适中、重量不大，数据更新和缓冲速度快、可以测量的温度范围广、构造比较简单，所以本设计选用0.96寸OLED显示屏该显示屏有以下特点：
（1）0.96寸OLED有三种颜色可以供你选择分别是黄蓝、白、蓝；其中黄蓝色的屏幕是上1/4的部分是黄光，下3/4的部分是蓝光，而且是在固定的区域内显示固定的颜色，颜色和显示区域都不可以随意修改；白色屏是纯白色的光，也就是所谓的黑底白字；蓝色屏是纯蓝色的光，也就是所谓的黑底蓝字。[10]（2）分辨率为128*64。
（3）OLED屏的接口方式多种多样。具体的接口方式有：6800并行接口方式、8080并行接口的方式、3线和4线的串行SPI接口的方式，还有简单的两端控制IIC接口的方式，所有的接口方式只需要通过OLED屏上的BS0~BS2来设置即可。
2.2.4与上位机的串行通讯及下载调试
温度传感器实际上采集到的是一个随着温度线性变化的电压，传感器能接受到的电压的变化范围在2V~3.6V之间。通过温度传感器和ADC12_IN16的输入通
道相连接，这样的方式就将传感器输出的模拟信号转换成了数字信号。内部安装ARM的是SWJ-DP接口，这个串口是结合了JTAG和串行单线调试的一个接口，所以它能够在串行单线调试接口和JTAG接口之间进行连接。JTAG的TMS信号与SWDIO信号使用了同一个引脚，TCK信号和SWCLK使用的是另外一个相同的引脚，此外，TMS引脚上还主要有一个特殊的信号序列用于在JTAG-DP和SW-DP转接口之间进行切换。当PLL时钟的输入为HIS时，系统的时钟频率最高只能是64MHz。在使用USB串口功能的时候，HSE和PLL一定要一起使用，此时，单片机的频率为48MHz或72MHz。当ADC采样时间设置是1μs的时候，APB2必须设置在14MHz、28MHz或56MHz这三个频率上。[11]
故软件方案的设计图如图2.2所示：
开始
初始化
接受MODBUS数据帧
发送MODBUS数据帧
数据处理
结束
图2.2 软件方案的设计图
3.硬件电路设计
3.1单片机模块
本项目研究中使用的是STM32F103C8T6型号的单片机，该单片机的核心板
硬件图如图3.1所示：
图3.1 核心板硬件图
该单片机一共有两个IIC总线接口，能够在从模式和多主模式下工作，而且可以在标准和快速两种模式下。IIC的总线接口可以用七位寻址或十位寻址，在七位的从模式的时候可以双从地址寻址。而且在单片机的内部有CRC发生器/效验器。它们可以用两种总线：一个是SM Bus总线2.0版，另一个是PM Bus总线。还支持DMA操作。
在单片机的内部有一个设备控制器可以兼容全速USB，它通过遵循全速USB 设备(12兆位/秒)国标，将端点通过软件配置，设置为待机和唤醒两个状态。内部的主PLL可以产生48MHz时钟，该时钟是USB专用的而且时钟源只能使用HSE 晶体振荡器。
该单片机所包含的最小系统内部电路比较简单，其最小系统电路如图3.2所示：
图3.2芯片最小系统电路图
3.2电源模块
电子设备中最为基础的是电源，串口服务器中的输入的电源使用12V的直流电流供电，系统的各个模块使用5V直流电流。
该课题中所使用的电源模块电路如图3.3所示：
图3.3 电源模块电路
采用12V转5V电路如图3.4所示：
图3.4 12V转5V电路
3.3OLED模块
本系统使用OLED显示屏将收集到的温度和湿度参数显示，因为OLED可以自己发光，而且不要用背光源，还有清晰、比较薄，响应快、使用起来比较简单等优点。所以与LCD相比较，OLED的显示效果要比较好一些。
OLED模块如图3.5所示：
图3.5 OLED模块
本系统使用的0.96寸OLED显示屏，它有以下特点：
（1）采用接口方式：4线的IIC接口方式，这种接口方式简单，只需要用两根信号线控制OLED；在IIC接口中需要将BS1配置为1，BS0为0；所以R1,R4焊接，R2，R3不焊接，R8可焊接也可不焊接。
（2）选用的四针的IIC模块。
（3）VCC电源选用3.3V。
（4）SCLOLED的D0脚，它在IIC通信中被叫做时钟管脚。
（5）SDAOLED的D1脚，它在IIC通信中被叫做数据管脚。[12]
3.4程序调试下载模块
（1）单片机的内部有一个ARM的SWJ-DP接口，它是JTAG和串行单线调试相结合的一个接口，是用来连接串行单线调试接口或者是JTAG接口的。JTAG
的TMS与SWDIO使用一个引脚，而TCK信号和SWCLK使用一个引脚，在TMS 的脚上有个特别的信号序列，是被用在JTAG-DP和SW-DP间进行切换。
（2）单片机的里面有JTAG调试模块，是通过在线编程来使用，用在芯片的内部进行测试，开始时先把所有固定器件到电路板上，然后通过JTAG编程，提高工程进度。
（3）标准的JTAG接口是四线：TMS、TCK、TDI、TDO。
TCK是测试时钟输入；
TDI是测试数据输入，数据经过TDI到JTAG口；
TDO是测试数据输出，数据经过TDO到JTAG口输出；
TMS是测试模式选择，调试JTAG口，使它在某种特定的测试模式；
TRST是测试复位，输入引脚，它在低电平时有效。[13]
3.5串口通信模块
RS485是一种相对简单的以组网方式的通信电路。对温湿度进行数据采集的设计过程中使用RS485通信电路，使用这个电路可以实现温湿度采集的数据稳定传输，也能保障数据传输的安全性。
在硬件的电路设计中，RS485收发控制器所使用的是一种带磁耦隔离的ADM2483芯片，这个芯片它使用的是5V的电压。因为这个元器件在进行通信的时候，不可能在用一个时间发送和接收到信息，所以在进行硬件电路设计的时候要把这两个控制端接在同一个引脚上。
RS485总线通信约定是在RS485电路中用Modbus协议，此协议是一种通用的语言，它被用在电子控制器上，可以做单点监控以及多点测量。工业设备通过这个协议可以实现在设备之间经过网络等一些数据传输的方式进行相互通信。使用这种通信协议，仪器仅仅只要认识消息的结构，而不必要知道它是怎么样通信的。
RS485通信电路如图3.6所示：
图3.6 通信电路
3.6温湿度模块
本设计采用的温湿度传感器为SD123-T10，该温湿度传感器具有以下特点：（1）它是最新的高精度数字温湿度传感器（SHT30），具备灵敏度高、稳定性好等优点，并且全量程自动实现温度补偿。
（2）标准RS485输出通讯接口,加入自恢复保险丝，增强其稳定性，其中RS485能够实现长距离通讯。
（3）使用的是Modbus-RTU通讯协议。
（4）内部有DCDC转换芯片，将高电压转换为模块使用的5V电压，为模块工作提供稳定电源，不会发热，转换效率高。可以输出float型和整数型温湿度数据，本论文采用的是float型。
（5）数据帧的格式是，起始位是一位，数据位是八位，奇偶校验位是零位或者一位，停止位是一位或者两位，本模块默认采用的是9600，无奇偶校验，八位数据位，一位停止位。值得注意的是，此时设备地址是1，MODBUS地址也是1。
（6）RTU信息帧格式规定为：
设备的地址为1字节，功能码为1字节，数据区为N字节，CRC的校验为2字节。
（7）测量温度时，寄存器地址4x0200/512，PLC组态地址为40513；温度偏移值，寄存器地址4x0103/259，PLC组态地址为40260；湿度偏移值，寄存器地址4x0102/258，PLC组态地址为40259；测量湿度时，寄存器地址4x0201/513，PLC组态地址为40514；Modbus设备地址码，寄存器地址4x0100/256，PLC组态地址为40257。[14]
Keysight N9320B RF Spectrum Analyzer 9 kHz to 3.0 GHz Data Sheet
The spectrum analyzer will meet its specifications when: It is within its calibration cycle It has been turned on at least 30 minutes. It has been stored at an ambient temperature within the allowed operating range for at least two hours before being turned on; if it has been stored previously at a temperature range inside the allowed storage range, but outside the allowed operating range. “Specifications” describe the performance of parameters covered by the product warranty and apply to the full temperature range of 5 to 45 °C, unless otherwise noted.“Typical” values describe additional product performance information that is not covered by the product warranty. It is performance beyond specifications that 80 percent of the units exhibit with a 95 percent confidence level over the temperature range 20 to 30 °C. Typical performance does not include measurement uncertainty. “Nominal” values indicate expected performance, or describe product performance that is useful in the application of the product, but are not covered by the product warranty. Definitions and Conditions
Spectrum Analyzer Basics 频谱分析仪是通用的多功能测量仪器。例如：频谱分析仪可以对普通发射机进行多项测量，如频率、功率、失真、增益和噪声特性。 功能范围(Functional Areas ) 频谱分析仪的前面板控制分成几组，包含下列功能：频率扫描宽度和幅度(FREQUENCY,SPAN&LITUDE)键以及与此有关的软件菜单可设置频谱仪的三个基本功能。 仪器状态(INSTRUMENT STATE )：功能通常影响整个频谱仪的状态，而不仅是一个功能。 标记(MARKER)功能：根据频谱仪的显示迹线读出频率和幅度 提供信号分析的能力。 控制(CONTRIL)功能：允许调节频谱分析的带宽，扫描时间和 显示。 数字(DATA)键：允许变更激活功能的数值。 窗口(WINDOWS)键：打开窗口显示模式，允许窗口转换，控 制区域扫宽和区域位置。 基本功能(Fundamental Function) 频谱分析仪上有三种基本功能。通过设置中心频率，频率扫宽或者起始和终止频率，操作者可控制信号在频幕上的水平位置。信号的垂直位置由参考电平控制。一旦按下某个键，其
功能就变成了激活功能。与这些功能有关的量值可通过数据输入控制进行改变。 Sets the Center Frequency Adjusts the Span Peaks Signal Amplitude to 频率键(FREQUENCY) 按下频率( FREQUENCY)键，在频幕左侧显示CENTER 表示中心频率功能有效。中心频率(CENTERFREQ)软键标记发亮表示中心频率功能有效。激活功能框为荧屏上的长方形空间，其内部显示中心频率信息。出现在功能框中的数值可通过旋钮，步进键或数字/单位键改变。 频率扫宽键(SPAN) 按下频率扫宽 (SPAN)键， (SPAN)显示在活动功能框中，(SPAN)软键标记发亮，表明频率扫宽功能有效。频率扫宽的大小可通过旋钮，步进键或数字键/单位键改变。 幅度键(AMPLITUDE)按下 按下幅度键(AMPLITUDE)参考电平(REFLEVEL)0dbm显示在 激活功能框中，( REFLEVEL)软键标记发亮，表明参考电平功
GB/T ××××—×××× 前言 -----------串行链路和TCP/IP上的MODBUS标准介绍 该标准包括两个通信规程中使用的MODBUS应用层协议和服务规范： ·串行链路上的MODBUS MODBUS串行链路取决于TIA/EIA标准：232-F和485-A。 ·TCP/IP上的MODBUS MODBUS TCP/IP取决于IETF标准：RFC793和RFC791有关。 串行链路和TCP/IP上的MODBUS是根据相应ISO层模型说明的两个通信规程。 下图强调指出了该标准的主要部分。绿色方框表示规范。灰色方框表示已有的国际标准（TIA/EIA和IETF标准）。 Modbus 协议规范 45页 MODBUS应用层MODBUS报文传输在TCP/IP 上的实现指南49页 在TCP/IP上的MODBUS映射 TCP IETF RFC 793 MODBUS报文IP IETF RFC 791 传输在串行链路 上的实现指南 45页 串行链路主站/从站以太网II/802.3 IEEE 802.2 TIA/EIA-232-F TIA/EI A-485-A 以太网物理层 MODBUS标准分为三部分。第一部分（“Modbus协议规范”）描述了MODBUS事物处理。第二部分（“MODBUS报文传输在TCP/IP上的实现指南”）提供了一个有助于开发者实现TCP/IP上的MODBUS应用层的参考信息。第三部分（“MODBUS报文传 输在串行链路上的实现指南”）提供了一个有助于开发者实现串行链路上的MODBUS 应用层的参考信息。
GB/T ××××—××××第一部分：Modbus协议 1
频谱分析仪的使用方法（第一页） 13MHz信号。一般情况下，可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13MHz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。 另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。 一、使用前须知 在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。 1．分贝(dB) 分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下： 分贝数：101g(dB) 分贝数=201g(dB) 分贝数=201g(dB) 例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB， 2．分贝毫瓦(dBm) 分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为： 分贝毫瓦=101g(dBm) 例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。 二、频谱分析仪介绍 生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。 下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。 1．性能特点 AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不
查看完整版本: [-- modbus协议及modbus RTU的C51程序--] 电子工程师之家-> 51单片机论坛-> modbus协议及modbus RTU的C51程序[打印本页]登录-> 注册-> 回复主 题-> 发表主题 一线工人2007-11-15 21:44 modbus协议及modbus RTU的C51程序 完整的程序请下载[attachment=1488] Modbus通讯协议 Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，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。 当在网络上通信时，Modbus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，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。 Modbus 协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。 Modbus 协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。 下面我来简单的给大家介绍一下，对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU 协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。
编号：_______________本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 modbus协议 甲方：___________________ 乙方：___________________ 日期：___________________
1 . MODBUS 规约 MODBUS规约是MODICOM 公司开发的一个为很多厂商支持的开放规约 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）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，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。它描述了控制器请求访问其它设备的过程，如果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。 标准的Modbus 口是使用RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号 位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。 控制器通信使用主一从技术，即仅设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（区设备）根据主设备查询提供的数据做出相应反应。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备:可编程控制器。 主设备可单独和从设备通信, 也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设住回消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立了匕 设备查询的格式:设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、错误检测域。 从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回 的数据、和错误检测域。如果在消息接收过程中发生错误，或从设备不能执行其 命令，从设备将建立错误消息并把它作为回应发送出去。 在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。 这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可 允许同时发生的传输进程。 在消息位，Modbus协议仍提供了主一从原则，尽管网络通信方法是“对等”。
AgilentE4402B ESA-ESeriesSpectrumAnalyzer 使用方法简介 宁波之猫 2009-6-17
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1简介 AgilentESA-E系列是能适应未来需要的Agilent中性能频谱分析仪解决方案。该系列在测量速度、动态范围、精度和功率分辨能力上，都为类似价位的产品建立了性能标准。它灵活的平台设计使研发、制造和现场服务工程师能自定义产品，以满足特定测试要求，和在需要时用新的特性升级产品。
该产品采用单键测量解决方案，并具有易于浏览的用户界面和高速测量的性能，使工程师能把较少的时间用于测试，而把更多的时间用在元件和产品的设计、制作和查错上。 2.面板 操作区 1.观察角度键，用于调节显示，以适于使用者的观察角度。 2.Esc键，可以取消输入，终止打印。 3.无标识键，实现左边屏幕上紧挨的右边栏菜单的功能。 4.FrequencyChannel（频率通道）、SpanXScale（扫宽X刻度）和AmplitudeYscale（幅度Y刻度） 三个键，可以激活主要的调节功能（频率、X轴、Y轴）并在右边栏显示相应的菜单。 5.Control（控制）功能区。 6.Measure（测量）功能区。 7.System（系统）功能区。 8.Marker（标记）功能区。 9.软驱和耳机插孔。 10.步进键和旋钮，用于改变所选中有效功能的数值。 11.音量调节。 12.外接键盘插口。 13.探头电源，为高阻抗交流探头或其它附件提供电源。 14.Return键，用于返回先前选择过的一级菜单。 15.AmptdRefOut，可提供－20dBm的50MHz幅度参考信号。 16.Tab（制表）键，用于在界限编辑器和修正编辑器中四处移动，也用于在有File菜单键所访问对话 框的域中移动。 17.信号输入口（50Ω）。在使用中，接50ΩBNC电缆，探头上必须串联一隔直电容（30PF左右，陶 瓷封装）。探头实物：
MODBUS通讯协议说明 1、概述 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）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，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。 本文档通信协议说明详细地描述了MODBUS设备的输入和输出命令、信息和数据，以便第三方使用和开发。 1.1通信协议的作用 使信息和数据在上位机（主站）和MODBUS设备之间有效地传递，允许访问MODBUS设备的所有测量数据。 MODBUS设备可以实时采集现场各种数据值,具备一个RS485通讯口，能满足MODBUS监控系统的要求。 MODBUS设备通信协议采用MODBUS RTU协议,本协议规定了应用系统中主机与MODBUS 设备之间，在应用层的通信协议，它在应用系统中所处的位置如下图所示： 本协议所处的位置 从机: 1.2 物理接口： 连接上位机的主通信口，采用标准串行RS485通讯口，使用压接底座。 信息传输方式为异步方式，主要配置参数，一般默认：起始位1位，数据位8位，停止位1位，无校验，数据传输缺省速率为9600b/s 2、MODBU通信协议详述 2．1 协议基本规则 以下规则确定在回路控制器和其他串行通信回路中设备的通信规则。 1）所有回路通信应遵照主/从方式。在这种方式下，信息和数据在单个主站和从站（监控设备）之间传递。 2）主站将初始化和控制所有在通信回路上传递的信息。 3）无论如何都不能从一个从站开始通信。 4）所有环路上的通信都以“打包”方式发生。一个包裹就是一个简单的字符串（每个字符串8位），一个包裹中最多可含255个字节。组成这个包裹的字节构成标准异步串行数据，并按8位数据位，1位停止位，无校验位的方式传递。串行数据流由类似于RS232C中使用的设备产生。 5）所有回路上的传送均分为两种打包方式： A) 主/从传送 B) 从/主传送 6）若主站或任何从站接收到含有未知命令的包裹，则该包裹将被忽略，且接收站不予响应。
LAB # 1 – ANALYZING SIGNALS IN THE FREQUENCY DOMAIN INTRODUCTION You have probably connected various equipment to an oscilloscope in order to test various characteristics; if so, you know that the oscilloscope display shows the user a graph of amplitude (voltage) vs. time. Amplitude is on the vertical axis and time is on the horizontal axis. In telecommunications, when dealing with radio frequency (RF) waves, it is often beneficial to view signals in the frequency domain, rather than in the time domain. In the frequency domain, the vertical axis is still amplitude (usually power), but the horizontal axis is frequency instead of time. TIME DOMAIN: Amplitude vs. Time FREQUENCY DOMAIN: Amplitude vs. Frequency In this experiment, we will look at the characteristics of an RF signal using an oscilloscope (time domain) and using a spectrum analyzer (frequency domain). This will prepare you for future labs that deal with frequency-domain signals. MATERIALS & SETUP ? 1 MHz Signal Generator ? Oscilloscope ?HP Spectrum Analyzer ?BNC T-Connector ? Coaxial Cables ?RF adapters Fig. 1-1
要实现Modbus RTU通信， 一、需要STEP 7-Micro/WIN32 V3.2以上版本的编程软件，而且须安装STEP 7-Micro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令库）。Modbus RTU功能是通过指令库中预先编好的程序功能块实现的。 Modbus RTU从站指令库只支持CPU上的通信0口（Port0） 基本步骤： 1. 检查Micro/WIN的软件版本，应当是STEP 7-Micro/WIN V3.2以上版本。 2. 检查Micro/WIN的指令树中是否存在Modbus RTU从站指令库（图1），库中应当 包括MBUS_INIT和MBUS_SLAVE两个子程序。 如果没有，须安装Micro/WIN32 V3.2的Instruction Library（指令库）软件包； 1. 西门子编程时使用SM0.1调用子程序MBUS_INIT进行初始化，使用SM0.0调用 MBUS_SLAVE，并指定相应参数。 关于参数的详细说明，可在子程序的局部变量表中找到； 调用Modbus RTU通信指令库图中参数意义如下： a. 模式选择：启动/停止Modbus，1=启动；0=停止 b. 从站地址：Modbus从站地址，取值1~247 c. 波特率：可选1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200 d. 奇偶校验：0=无校验；1=奇校验；2=偶校验 e. 延时：附加字符间延时，缺省值为0 f. 最大I/Q位：参与通信的最大I/O点数，S7-200的I/O映像区为128/128， 缺省值为128 g. 最大AI字数：参与通信的最大AI通道数，可为16或32 h. 最大保持寄存器区：参与通信的V存储区字（VW） i. 保持寄存器区起始地址：以&VBx指定（间接寻址方式） j. 初始化完成标志：成功初始化后置1
产品名称：频谱分析仪安捷伦E4403B 型号：安捷伦E4403B 价格： 品牌： 产品介绍：频谱分析仪安捷伦E4403B ★频率范围：9 KHz~1.5 GHz,3.0 GHz和26.5 GHz ★±1.1dB的绝对幅度精度 ★坚固，便于携带的机箱适于在实验室、工厂以及维修现场使用 ★＞28次测量/秒以及经GPIB为＞19次测量/秒 ★价格适中 HP E4411B/E4403B/E4408B HP公司扩大了ESA-L系列,新型、低成本、全合成式频谱分析仪能工作到3.0和26.5 GHz。它能以适中的价格随时快速获得精确的结果。该仪器具有高档频谱分析仪的性能和能适应维修现场使用的坚固机箱。 测量速度快 HP ESA-L系列具有＞28次测量/秒以及经GPIB为＞19次测量/秒的显示更新速率和先进5ms扫描时间，从而能缩短测试时间并提高生产效率。 测试结果精确 连续锁相合成器提高了频率测量的稳定性和重复性，而自动的辅助调节则提供了连续校准。此外，只需开机5分钟之后便达到规定的性能。 便携运用 可选用的弹性卡入式电池消除了电源线的限制。可选用的12Vdc电源电缆允许直接利用汽车电池进行工作。 封装和结构牢固 HP ESA-L系列具有密封的前面板、百叶窗或通风孔，并在侧面安装了风扇，以在各种各样的气候条件下对仪器进行保护，因而特别适于维修现场环境使用。嵌入橡胶的前、后机架能承受运输过程中的剧烈振动。 使用方便 机内帮助按钮可以提供若干关键功能命令和远地编程命令，从而无需携带用户手册。此外，测试由于采用内置极限线和合格/不合格信息而得到进一步简化。内置磁盘驱动器可以对测量结果进行贮存，并能迅速方便地传送到您的PC机上。 成本低 以适中的价格提供所有的上述特点，全球3年的标准保修期。 用于HP ESA-L系列的PC软件 新型HP BenchLink频谱分析仪PC软件在PC与HP ESA-L系列频谱分析仪之间提供便于使用的通信联系。充分利用Windows界面，就很容易将屏面图象或示迹数据经GPIB或RS-232接口传送，进而非常便于在PC机中对测量结果进行获取、分析和记录。 频率技术指标 频率范围 E4411B：50Ω9 kHz~1.5 GHz E4411B：75Ω(选件1DP)：1 MHz~1.5 GHz
什么是ModBusRTU通讯协议 Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，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。 当在网络上通信时，Modbus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，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。 Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave 端的数据，实现双向读写。
Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。 对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP 网络协议发送出去即可。 （一）、通讯传送方式： 通讯传送分为独立的信息头，和发送的编码数据。以下的通讯传送方式定义也与ModBusRTU通讯规约相兼容： 初始结构= ≥4字节的时间 地址码= 1 字节 功能码= 1 字节 数据区= N 字节 错误校检= 16位CRC码
Agilent E4402B ESA-E Series Spectrum Analyzer 使用方法简介 宁波之猫 2009-6-17
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1简介 Agilent ESA-E系列是能适应未来需要的Agilent中性能频谱分析仪解决方案。该系列在测量速度、动态范围、精度和功率分辨能力上，都为类似价位的产品建立了性能标准。它灵活的平台设计使研发、制造和现场服务工程师能自定义产品，以满足特定测试要求，和在需要时用新的特性升级产品。该产品
采用单键测量解决方案，并具有易于浏览的用户界面和高速测量的性能，使工程师能把较少的时间用于测试，而把更多的时间用在元件和产品的设计、制作和查错上。 2.面板 操作区 1.观察角度键，用于调节显示，以适于使用者的观察角度。 2.Esc键，可以取消输入，终止打印。 3.无标识键，实现左边屏幕上紧挨的右边栏菜单的功能。 4.Frequency Channel（频率通道）、Span X Scale（扫宽X刻度）和Amplitude Y scale（幅度Y 刻度）三个键，可以激活主要的调节功能（频率、X轴、Y轴）并在右边栏显示相应的菜单。 5.Control（控制）功能区。 6.Measure（测量）功能区。 7.System（系统）功能区。 8.Marker（标记）功能区。 9.软驱和耳机插孔。 10.步进键和旋钮，用于改变所选中有效功能的数值。 11.音量调节。 12.外接键盘插口。 13.探头电源，为高阻抗交流探头或其它附件提供电源。 14.Return键，用于返回先前选择过的一级菜单。 15.Amptd Ref Out，可提供－20dBm的50MHz幅度参考信号。 16.Tab（制表）键，用于在界限编辑器和修正编辑器中四处移动，也用于在有File菜单键所访问对话 框的域中移动。 17.信号输入口（50Ω）。在使用中，接50ΩBNC电缆，探头上必须串联一隔直电容（30PF左右，陶瓷 封装）。探头实物：
基于tcp/ip协议的modbus 业以太网与Modbus TCP/IP 一以太网的标准 以太网是一种局域网。早期标准为IEEE802.3，数据链路层使用CSMA/CD，10Mb/s 速度物理层有： (1)10Base5粗同轴电缆，RG-8，一段最长为500m； (2)10Base2细同轴电缆，RG-58，一段最长为185m； (3)10Base T双绞线，UTP或STP，一段最长为100m。 快速以太网为100Mb/s，标准为802.3a，介质为100Base Tx双绞线、100Base Fx光纤。 目前10/100M以太网使用最为普遍，很多企事业用户已实现100M到以太网桌面，确实体验到高速“冲浪”的快感，另外从距离而言，非屏蔽双绞线(UTP)为100m，多模光纤可达2～3km，单模光纤可大于100km。千兆以太网1000Mb/s为802.3z/802.3ab，万兆以太网10Gb/s 为802.3ae，将为新一轮以太网的发展带来新的机遇与冲击。 二工业以太网与商用以太网的区别 什么是工业以太网？技术上，它与IEEE802.3兼容，故从逻辑上可把商用网和工业网看成是一个以太网，而用户可根据现场情况，灵活装配自己的网络部件，但从工业环境的恶劣和抗干扰的要求，设计者希望采用市场上可找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑下述工业现场的特殊要求：首先要考虑高温、潮湿、振动；二是对工业抗电磁干扰和抗辐射有一定要求，如满足EN50081-2、EN50082-2标准，而办公室级别的产品未经这些工业标准测试，表1列出了一些常用工业标准。为改善抗干扰性和降低辐射，工业以太网产品多使用多层线路板或双面电路板，且外壳采用金属如铸铝屏蔽干扰；三是电源要求，因集线器、交换机、收发器多为有源部件，而现场电源的品质又较差，故常采用双路直流电或交流电为其供电，另外考虑方便安装，工业以太网产品多数使用DIN导轨或面板安装；四是通信介质选择，在办公室环境下多数配线使用UTP，而在工业环境下推荐用户使用STP(带屏蔽双绞线)和光纤。
MODBUS-RTU通讯协议简介 2008-10-10 17:27 1.1 Modbus协议简述 ACRXXXE系列仪表使用的是Modbus-RTU通讯协议，MODBUS协议详细定义了校验码、数据序列等，这些都是特定数据交换的必要内容。MODBUS协议在一根通讯线上使用主从应答式连接（半双工），这意味着在一根单独的通讯线上信号沿着相反的两个方向传输。首先，主计算机的信号寻址到一台唯一的终端设备（从机），然后，终端设备发出的应答信号以相反的方向传输给主机。 Modbus协议只允许在主机（PC，PLC等）和终端设备之间通讯，而不允许独立的终端设备之间的数据交换，这样各终端设备不会在它们初始化时占据通讯线路，而仅限于响应到达本机的查询信号。 1.2 查询—回应周期 1.2.1 查询 查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。 1.2.2 回应 如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包括了从设备收集的数据：如寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。 1.3 传输方式 传输方式是指一个数据帧内一系列独立的数据结构以及用于传输数据的有限规则，下面定义了与Modbus 协议– RTU方式相兼容的传输方式。 每个字节的位： · 1个起始位 · 8个数据位，最小的有效位先发送 ·无奇偶校验位 · 1个停止位 错误检测(Error checking)：CRC（循环冗余校验） 1.4 协议 当数据帧到达终端设备时，它通过一个简单的“端口”进入被寻址到的设备，该设备去掉数据帧的“信封”（数据头），读取数据，如果没有错误，就执行数据所请求的任务，然后，它将自己生成的数据加入到取得的“信封”中，把数据帧返回给发送者。返回的响应数据中包含了以下内容：终端从机地址(Address)、被执行了的命令(Function)、执行命令生成的被请求数据(Data)和一个校验码(Check)。发生任何错误都不会有成功的响应，或者返回一个错误指示帧。 1.4.1 数据帧格式 Address Function Data Check 8-Bits 8-Bits N x 8-Bits 16-Bits 1.4.2 地址（Address）域 地址域在帧的开始部分，由一个字节（8位二进制码）组成，十进制为0～255，
MODBUS-TCP 协议 一以太网的标准 以太网是一种局域网。早期标准为IEEE 802.3，数据链路层使用CSMA/CD，10Mb/s 速度物理层有： (1)10 Base 5粗同轴电缆，RG-8，一段最长为500m； (2)10 Base 2细同轴电缆，RG-58，一段最长为185m； (3)10 Base T双绞线，UTP或STP，一段最长为100m。 快速以太网为100Mb/s，标准为802.3a，介质为100 Base Tx双绞线、100 Base Fx光纤。 目前10/100M以太网使用最为普遍，很多企事业用户已实现100M到以太网桌面，确实体验到高速“冲浪”的快感，另外从距离而言，非屏蔽双绞线(UTP)为100m，多模光纤可达2～3km，单模光纤可大于100km。千兆以太网1000Mb/s为802.3z/802.3ab，万兆以太网10Gb/s 为802.3ae，将为新一轮以太网的发展带来新的机遇与冲击。 二工业以太网与商用以太网的区别 什么是工业以太网？技术上，它与IEEE802.3兼容，故从逻辑上可把商用网和工业网看成是一个以太网，而用户可根据现场情况，灵活装配自己的网络部件，但从工业环境的恶劣和抗干扰的要求，设计者希望采用市场上可找到的以太网芯片和媒介，兼顾考虑下述工业现场的特殊要求：首先要考虑高温、潮湿、振动；二是对工业抗电磁干扰和抗辐射有一定要求，如满足EN50081-2、EN50082-2标准，而办公室级别的产品未经这些工业标准测试，表1列出了一些常用工业标准。为改善抗干扰性和降低辐射，工业以太网产品多使用多层线路板或双面电路板，且外壳采用金属如铸铝屏蔽干扰；三是电源要求，因集线器、交换机、收发器多为有源部件，而现场电源的品质又较差，故常采用双路直流电或交流电为其供电，另外考虑方便安装，工业以太网产品多数使用DIN导轨或面板安装；四是通信介质选择，在办公室环境下多数配线使用UTP，而在工业环境下推荐用户使用STP(带屏蔽双绞线)和光纤。 三TCP/IP 1. 为什么使用TCP/IP？ 最主要的一个原因在于它能使用在多种物理网络技术上，包括局域网和广域网技术。TCP/IP协议的成功很大程度上取决于它能适应几乎所有底层通信技术。 20世纪80年代初，先在X.25上运行TCP/IP协议；而后又在一个拨号语音网络(如电话系统)上使用TCP/IP协议，又有TCP/IP在令牌环网上运行成功；最后又实现了TCP/IP远程
频谱分析仪的使用方法 13MHz信号。一般情况下，可以用示波器判断13MHz电路信号的存在与否，以及信号的幅度是否正常，然而，却无法利用示波器确定13MHz电路信号的频率是否正常，用频率计可以确定13MHz电路信号的有无，以及信号的频率是否准确，但却无法用频率计判断信号的幅度是否正常。然而，使用频谱分析仪可迎刃而解，因为频谱分析仪既可检查信号的有无，又可判断信号的频率是否准确，还可以判断信号的幅度是否正常。同时它还可以判断信号，特别是VCO信号是否纯净。可见频谱分析仪在手机维修过程中是十分重要的。 另外，数字手机的接收机、发射机电路在待机状态下是间隙工作的，所以在待机状态下，频率计很难测到射频电路中的信号，对于这一点，应用频谱分析仪不难做到。 一、使用前须知 在使用频谱分析仪之前，有必要了解一下分贝(dB)和分贝毫瓦(dBm)的基本概念，下面作一简要介绍。 1．分贝(dB) 分贝是增益的一种电量单位，常用来表示放大器的放大能力、衰减量等，表示的是一个相对量，分贝对功率、电压、电流的定义如下： 分贝数：101g(dB) 分贝数=201g(dB) 分贝数=201g(dB) 例如：A功率比B功率大一倍，那么，101gA／B=10182’3dB，也就是说，A功率比B功率大3dB， 2．分贝毫瓦(dBm) 分贝毫瓦(dBm)是一个表示功率绝对值的单位，计算公式为： 分贝毫瓦=101g(dBm) 例如，如果发射功率为lmw，则按dBm进行折算后应为：101glmw／1mw=0dBm。如果发射功率为40mw，则10g40w／1mw--46dBm。 二、频谱分析仪介绍 生产频谱分析仪的厂家不多。我们通常所知的频谱分析仪有惠普(现在惠普的测试设备分离出来，为安捷伦)、马可尼、惠美以及国产的安泰信。相比之下，惠普的频谱分析仪性能最好，但其价格也相当可观，早期惠美的5010频谱分析仪比较便宜，国产的安泰5010频谱分析仪的功能与惠美的5010差不多，其价格却便宜得多。 下面以国产安泰5010频谱分析仪为例进行介绍。 1．性能特点 AT5010最低能测到2.24uv，即是-100dBm。一般示波器在lmv，频率计要在20mv以上，跟频谱仪比相差10000倍。如用频率计测频率时，有的频率点测量很难，有的频率点测最不准，频率数字显示不稳定，甚至测不出来。这主要足频率计灵敏度问题，即信号低于20mv频率计就无能为力了，如用示波器测量时，信号5％失真示波器看不出来，在频谱仪上万分之一的失真都能看出来。
目录 1、Modbus简介 (2) 1.1MODBUS功能码简述 (3) 1.2功能码说明 (4) 1.3寄存器种类说明 (5) 1.4 PLC地址和协议地址区别 (6) 1.4.1 寄存器PLC地址 (6) 1.4.2 寄存器协议地址 (6) 2.MODBUS指令说明 (6) 2.1 读线圈寄存器01H (6) 2.2 读离散输入寄存器02H (9) 2.3 读保持寄存器03H (11) 2.4 读输入寄存器04H (13) 2.5 写单个线圈寄存器05H (15) 2.6 写单个保持寄存器06H (17) 2.7 写多个线圈寄存器0FH (18) 2.8 写多个保持寄存器10H (21)
1、Modbus简介 Modbus是由Modicon(现为施耐德电气公司的一个品牌)在1979年发明的，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议。ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部专用线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。 ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定. Modbus比其他通信协议使用的更广泛的主要原因有： (1)标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。目前，支持Modbus的厂家超过400家，支持Modbus 的产品超过600种。 (2)Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。 (3)Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。其传输模式有：RTU、ASSCII 、TCP
电磁干扰测量与诊断 当你的产品由于电磁干扰发射强度超过电磁兼容标准规定而不能出厂时，或当由于电路模块之间的电磁干扰，系统不能正常工作时，我们就要解决电磁干扰的问题。要解决电磁干扰问题，首先要能够“看”到电磁干扰，了解电磁干扰的幅度和发生源。本文要介绍有关电磁干扰测量和判断干扰发生源的方法。 １．测量仪器 谈到测量电信号，电气工程师首先想到的可能就是示波器。示波器是一种将电压幅度随时间变化的规律显示出来的仪器，它相当于电气工程师的眼睛，使你能够看到线路中电流和电压的变化规律，从而掌握电路的工作状态。但是示波器并不是电磁干扰测量与诊断的理想工具。这是因为： A. 所有电磁兼容标准中的电磁干扰极限值都是在频域中定义的，而示波器显示出的时域波形。因此测试得到的结果无法直接与标准比较。为了将测试结果与标准相比较，必须将时域波形变换为频域频谱。 B. 电磁干扰相对于电路的工作信号往往都是较小的，并且电磁干扰的频率往往比信号高，而当一些幅度较低的高频信号叠加在一个幅度较大的低频信号时，用示波器是无法进行测量。 C. 示波器的灵敏度在mV级，而由天线接收到的电磁干扰的幅度通常为V级，因此示波器不能满足灵敏度的要求。 测量电磁干扰更合适的仪器是频谱分析仪。频谱分析仪是一种将电压幅度随频率变化的规律显示出来的仪器，它显示的波形称为频谱。频谱分析仪克服了示波器在测量电磁干扰中的缺点，它能够精确测量各个频率上的干扰强度。 对于电磁干扰问题的分析而言，频谱分析仪是比示波器更有用的仪器。而用频谱分析仪可以直接显示出信号的各个频谱分量。 1.1 频谱分析仪的原理 频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机，它的原理图如图1所示。 图1 频谱分析仪的原理框图