CANNY 7, UART Driver

General description

Two of eleven IO channels (#9 and #10) CANNY 7 supports UART, RS-232 serial protocols data transmission/reception. It may be used to connect the controllers with each other or with external equipment supporting this communications protocols. The channels may be activated independently of each other and have individual data speed setting, protocol type and configuration, pull up line.

UART implementation in CANNY 7 controllers allows to organize serial data reception and transmission over a single wire in half-duplex mode. Thus CANNY7 may have two independent connections using the UART protocol. Monitoring of the data link status should be done from the functional diagram. If the channel is free, the device may start data transmitting , otherwise the device should wait for the line release.

RS-232 implementation by using both UART data channels , allows to exchange data with other RS-232 device in a duplex mode, i.e. one channel to perform data sending and on the other to simultaneously receive data.

Modbus protocol in CANNY7 controllers implemented as over UART as over RS-232. As ADU (Application Data Unit) used compact binary option Modbus RTU. Checking the data integrity carried out by automatically calculated checksum (CRC). Package size is limited to 16 bytes including the CRC.

Note:

For correct operation of all protocols based on the UART / RS-232 requires that all GND terminals of the devices committing communication, were given to a single potential ("common ground").

Note:

In UART implementation-active line is the potential GND 100mA, passive - positive potential of a given internal or external channel pull-up. In implementing RS-232 - the potentials inverse.

Driver UART/RS-232/Modbus operates using controllers' channels resources, but has a higher priority than a discrete input-output driver. Thus, upon activation of UART/RS-232/Modbus driver, for channels involved in its operation, a value changes in registers associated with discrete input-output driver, will be ignored.

Driver registers

The following describes the acceptable and returnable values of the driver control operation registers.

UART / RS-232 / Modbus Driver Configuration Registers.

Address	Expected values
UART1 Mode Setup Register UART2 Mode Setup Register	1...65535 = set controller channel configuration, which determines current operation mode and parameters (given the special constant from the constants directory); 0 = disconnect the channel from UART driver, return channel control to IO channels driver and allow status changing from the functional diagram.
UART1 Receive Timeout Setup Register, bits UART2 Receive Timeout Setup Register, bits	1...65535 = stop data reception, if during the time for which a specified number of data bits can be recd, line was not recorded any potential change and the line is in the passive state.; 0 = use the default value defined in channel (13) configuration.

UART driver configuration is determined by the constants that represent the combination of parameters that determine the speed, mode, additional date transmission parameters and line potential in the passive mode.

Parameter	Acceptable values
The data rate, bps	110; 150; 300; 600; 1200; 1800; 2400; 4800; 9600; 19200; 38400; 57600
Mode	UART; RS-232
Pull-up in UART mode	plus; air
The transfer direction in RS-232 mode	receive; transmit
Data bits	8; 9
parity	N (no) ; O (odd) ; E (even)
Number of stop bits	1; 2

Named constants that represent UART configuration parameters combination, available to the user in the "UART / RS-232 modes" CannyLab constants directory, which can be accessed via function block entry context menu having "constant" type.

UART / RS-232 / Modbus driver diagnostic registers.

Address	Return values
UART1 Overflow Register UART2 Overflow Register	1 = UART buffer is full; 0 = No overflow detected.
UART1 Receive Error Register UART2 Receive Error Register	1 = during UART data reception an error occurred; 0 = the driver is operating normally.
UART1 Ready To Send Register UART2 Ready To Send Register	1 = UART driver data transmit buffer is free; 0 = UART driver data transmit buffer is busy, data transmission not possible.

UART / RS-232 / Modbus driver receive registers.

Адрес	Возвращаемые значения
UART1 Data Set Ready Register UART2 Data Set Ready Register	1 = the message is received and placed into corresponding UART channel receive buffer; 0 = in the corresponding UART driver channel receive buffer no actual data present.
UART1 RTU Received Register UART2 RTU Received Register	1 = received a message on the appropriate channel UART is correct Modbus RTU message, the checksum is correct; 0 = received a message on the appropriate channel UART is incorrect Modbus RTU message.
UART1 Idle Register UART2 Idle Register	1 = no activity on the corresponding channel UART drivers, the line is in a passive mode; 0 = fixed activity on the line of corresponding channel UART driver.
UART1 Received Data Length Register UART2 Received Data Length Register	0...16 = a value, equal to the number of data bytes in the packet received via respective UART channel..
UART1 Received Data Register b1:b0 ... UART1 Received Data Register b15:b14 UART2 Received Data Register b1:b0 ... UART2 Received Data Register b15:b14	0...65535 = respective data byte values, UART reception buffers of each channel by two bytes to the register.

Регистры передачи драйвера UART / RS-232 / Modbus.

Адрес	Ожидаемые значения
Регистр начала передачи UART1 Регистр начала передачи UART2	1 = to load data from the transfer registers in the respective channel UART transmit buffer; 0 = do not load data to the respective channel UART transmit buffer.
Регистр признака RTU буфера передачи данных UART1 Регистр признака RTU буфера передачи данных UART2	1 = команда драйверу дописать к сообщению в буфере передачи соответствующего канала драйвера UART контрольную сумму в формате Modbus RTU, сформировав для отправки пакет данных в соответствии с протоколом Modbus RTU; 0 = передавать данные буфера передачи соответствующего канала драйвера «как есть».
Регистр длины сообщения передачи UART1 Регистр длины сообщения передачи UART2	0...16 = количество байт данных, которое будет необходимо передать в линию, при получении команды на отправку соответствующего канала драйвера UART.
Регистр сообщения передачи UART1 b1:b0 ... Регистр сообщения передачи UART1 b15:b14 Регистр сообщения передачи UART2 b1:b0 ... Регистр сообщения передачи UART2 b15:b14	0...65535 = значения соответствующих байт данных для передачи по соответствующему каналу драйвера UART, по два байта на регистр.

Работа контроллера в режиме UART

Работая в режиме UART контроллер может осуществлять полудуплексный прием/передачу данных по одному проводу.

Пример функциональной диаграммы для получения данных по UART.

Пример функциональной диаграммы для передачи данных по UART.

Примечание:

Особое внимание следует обратить на то, что для избежания коллизий, при отправке данных, необходимо строго контролировать регистр готовности буфера передачи данных канала UART: если буфер не готов, значит в данный момент драйвером выполняется прием данных — отправка данных должна быть отложена.

Работа контроллера в режиме RS-232

Работая по протоколу RS-232 контроллер может использовать каждый их своих каналов передачи данных только в симплексном (однонаправленном) режиме. При использовании сразу обоих каналов UART, которые работают независимо друг от друга, возможно организовать дуплексный режим обмена информацией по двум проводам: один канал — только прием, второй — только передача.

Пример функциональной диаграммы для работы с RS-232. Получая данные по каналу UART2, при условии, что значение полученных байтов b1:b0 равно «0хAAAA», контроллер отправляет, по каналу UART1, 2 байта данных, содержащих значение «0xBBBB».

Реализация Modbus RTU

Драйвер UART/RS-232 включает в себя функционал автоматического формирования и проверки контрольной суммы по стандарту Modbus RTU, что упрощает включение контроллера в сеть работающую по данному протоколу. Управлять формированием контрольной суммы передаваемых сообщений и её проверкой при приёме можно через соответствующие регистры драйвера.

Примечание:

При работе в режиме Modbus регистр чтения длины UARTx содержит значение с учетом принятых байт контрольной суммы (CRC), т. е. на 2 байта больше чем длина полезной нагрузки сообщения. При отправке пакета Modbus значение регистра установки длины сообщения UARTx также должно быть увеличено на 2 байта для возможности размещения и пересылки CRC.

Пример функциональной диаграммы работы контроллера в режиме MASTER-узла Modbus поверх RS-232. Выполняя диаграмму, контроллер периодически отправляет SLAVE-узлу с адресом 0х20 запрос на получение от него значения из Modbus-регистра данных с адресом 0х0001. Получение ответа на свой запрос MASTER сопровождает коротким включением своего зеленого светодиода.

Строка запроса, при обмене данными между устройствами, будет выглядеть так: -> 20 03 00 01 00 01 D3 7B

Адрес опрашиваемого устройства: 0x20 (байт b0 регистра приема сообщения UART2 b1:b0).

Функция: 0x03 - чтение значений из нескольких регистров хранения (байт b1 регистра приема сообщения UART2 b1:b0).

Номер первого запрашиваемого регистра: 0x0001 (байты b2 и b3 регистра приема сообщения UART2 b3:b2).

Число запрашиваемых регистров: 0x0001 (байты b4 и b5 регистра приема сообщения UART2 b5:b4).

Контрольная сумма: 0xD37B (байты b6 и b7 регистра приема сообщения UART2 b7:b6 — добавляются драйвером автоматически).

Пример функциональной диаграммы работы контроллера в качестве SLAVE-узла Modbus поверх RS-232. Получая от MASTERа запрос на передачу данных, контроллер в ответ передает состояние запрошенного регистра. Контроллер передает 2 байта данных (+2 байта CRC), т.к. регистры Modbus имеют разрядность 16 бит.

Строка ответа, при обмене данными между устройствами, будет выглядеть так:

<- 20 03 02 00 10 C6 A0

Адрес отвечающего устройства: 0x20 (байт b0 регистра сообщения передачи UART1 b1:b0).

Функция: 0x03 - результат чтения значений из нескольких регистров хранения (байт b1 регистра сообщения передачи UART1 b1:b0).

Число возвращаемых байт: 0x02 (байт b2 регистра сообщения передачи UART1 b3:b2).

Значение старшего байта запрашиваемого регистра: 0x00 (байт b3 регистра сообщения передачи UART1 b3:b2).

Значение младшего байта запрашиваемого регистра: 0x10 (байт b4 регистра сообщения передачи UART1 b5:b4).

Контрольная сумма: 0xC6A0 (байт b5 регистра приема сообщения UART1 b5:b4 и байт b6 регистра приема сообщения UART1 b7:b6 соответственно — добавляются драйвером автоматически).

Смотри также

CANNY 7

CANNY 7, LIN Driver