一种基于FPGA的Modbus通信协议的接口设计与应用.pdf

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1、2013焦仪表技术与传感器2013第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3一种基于FPGA的Modbus通信协议的接口设计与应用曹建锋，陈星，王明智(大连理工大学机械工程学院，辽宁大连116024)摘要：文中针对远程视频监控配置的问题，设计了一种基于FPGA实现的Modbus协议的通信接口。通过对Modbus通信协议分析，并应用了FPGA自顶向下的模块化设计思想，对该接口进行了子模块的划分、设计、仿真和验证。结果表明：这种通信接口可以很好完成视频监控中图像传感器的远程配置，并且具有较高的可靠性、灵活性和稳定性。关键词：视频监控；FPGA；Modbus

2、中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)03—0079—02DesignandApplicationofModbusCommunicationProtocolInterfaceBasedonFPGACAOJian—feng，CHENXing，WANGMing-zhi(SchoolofMechanicalEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dallan116024，China)Abstract：ThispaperdesignedasortofModbusprotocolcommunicationint

3、erfacebasedonFPGA，pinpointingattheproblemoftheremotevideomonitoringconfigurationproblem．Thesub·moduledivision，design，simulationandverificationoftheinterfacewererealizedthroughouttheanalysisoftheModbuscommunicationprotocolandtheapplicationofFPGAtop—downmodulardesignconcept．Theresultsshowthat，t

4、hiscommunicationinterfacecancompleteremoteconfigurationoftheimagesensorinthevideomo-nitoringinasuperiorqualitywithahighreliability，flexibilityandstability．Keywords：videomonitoring；FPGA；Modbus0引言包开始于1个至少3．5帧的时间间隔，然后被发送的第1个字随着科学技术的发展和公共安全需求的提高，视频监控系节是从机的地址，在同一个网络中有1个主机和最多达255台统在工业生产和日常生活中的应用越来越

5、广泛。视频监控系从机，每个从机的地址编码为1—255；第2个是功能码，Mod．统一般包括图像采集、数据处理、传输、系统控制等，其中图像bus协议定义了255个功能码，其中大多功能码是用于异常应采集是整个视频监控系统的前提，采集一帧好的图像对后端的答；在最后1个传送的字符后面，至少需要3．5帧的时间间隔图像处理起着重要的作用。现有的大多视频监控系统中存在标志着消息的结束。这样的问题——图像传感器的配置一旦完成则在应用中不方接口主要实现Modbus协议的读写功能，因此文中重点介便修改，这样有时会影响图像采集的效果。因此提出了一种基绍读写时的Modbus通信命令格式。Modbus通信过

6、程中发送和于FPGA实现的Modbus协议的通信接口，并且由于FPGA开发接收的数据包由若干帧组成，协议定义了这些帧的意义，控制周期短、成本低等优点和鉴于Modbus协议是一种简单、开放、器只要按照协议解释其接收和发送的帧数据，就能与在同一网帧格式紧凑、应用十分广泛的工业现场总线，所以该接口具有络中采用同样协议的控制器实现通信。当主机发送1个数据很好的经济性和通用性。监控计算机可以通过现场总线技术包时，第1帧为从机地址，第2帧为功能码，第3、4帧为主机欲远程访问该接口，实现了对图像传感器配置的在线修改。访问的从机的起始寄存器地址，最后2帧为l6位CRC校验码。1Modb~通信协议

7、对任何一个Modbus协议数据包，其第1、2、3帧及最后2帧的意现场总线技术是20世纪8O年代中期发展的一种先进工义都是相同的，其他帧是根据功能码来定的。业控制方式，现在已经广泛应用于汽车、工业等领域。其中2功能模块连接图Modbus通信协议是最常用的协议之一，其通讯模式主要分接口各模块关系示意图如图1所示。ASCII、RTU(RemoteTerminalUnit)等。其中ASCII模式是将1个字节分为2个ASCII字符发送；RTU模式以十六进制传输数据，1个字节就是1帧，因此R