CANNY 7, UART Driver

Общее описание

Два из одиннадцати каналов ввода-вывода (Канал №9 и Канал №10) CANNY 7 поддерживают работу в режиме приема/передачи данных последовательных протоколов UART, RS-232 и могут быть использованы для связи контроллеров друг с другом или с внешним оборудованием поддерживающим данные протоколы связи. Каналы могут быть задействованы независимо друг от друга и иметь индивидуальные настройки скорости передачи данных, типа и конфигурации используемого протокола, подтяжки линии.

Реализация UART в контроллерах CANNY7 позволяет организовать последовательный прием и передачу данных по одному проводу в полудуплексном режиме. Таким образом CANNY7 может иметь 2 независимых подключения с использованием протокола UART. Контроль состояния канала передачи данных должен осуществляться пользователем из функциональной диаграммы. Если канал свободен, то устройство может начать передачу данных, в противном случае устройство должно дождаться освобождения линии.

Реализация протокола RS-232 в контроллерах CANNY7, при использовании обоих каналов UART данных, позволяет организовать обмен данными с другим RS-232 устройством в дуплексном режиме, т.е. по одному каналу выполнять отправку данных, а по другому одновременно осуществлять прием данных.

Протокол Modbus в контроллерах CANNY7 реализуется как поверх UART, так и поверх RS-232. В качестве ADU (Application Data Unit) используется компактный двоичный вариант - Modbus RTU. Проверка целостности данных осуществляется с помощью автоматически рассчитываемой контрольной суммы (CRC). Размер пакета ограничен 16 байтами включая CRC.

Примечание:

Для корректной работы всех протоколов на базе UART/RS-232 необходимо, чтобы контакты GND устройств, совершающих обмен данными, были приведены к единому потенциалу ("общая земля").

Примечание:

В реализации UART активным уровнем линии является потенциал GND 100mA, пассивным - положительный потенциал заданный внутренней или внешней подтяжкой канала контроллера. В реализации RS-232 — потенциалы обратные.

Драйвер UART / RS232 / Modbus в своей работе использует ресурсы каналов контроллера, но имеет более высокий приоритет чем драйвер дискретного ввода-вывода. Таким образом, при активации драйвера UART / RS232 / Modbus, для задействованных в его работе каналов, изменение значений в связанных с ними регистрах драйвера дискретного ввода-вывода будет проигнорировано контроллером.

Регистры драйвера

Ниже приведено описание допустимых и возвращаемых значений регистров управления работой драйвера.

Регистры конфигурации драйвера UART / RS-232 / Modbus.

Адрес	Ожидаемые значения
Регистр конфигурации UART1 Регистр конфигурации UART2	1...65535 = установить конфигурацию канала драйвера UART контроллера, определяющую текущий режим и параметры его работы (задается специальной константой из справочника констант); 0 = отключить канал от драйвера UART, вернуть управление каналом драйверу каналов ввода-вывода и разрешить изменения его состояния из функциональной диаграммы.
Регистр установки таймаута приема сообщения UART1, бит Регистр установки таймаута приема сообщения UART2, бит	1...65535 = прекращение приема данных, если в течении времени, за которое может быть принято указанное число бит данных, на линии не было зафиксировано ни одного изменения потенциала и линия находится в пассивном состоянии; 0 = использовать значение по умолчанию, задаваемое в конфигурации канала (13).

Конфигурация драйвера UART определяется константой, представляющей комбинацию параметров, определяющих скорость, режим, дополнительные параметры передачи данных и потенциал линии в пассивном режиме.

Параметр	Перечень допустимых значений
Скорость передачи данных, бод	110; 150; 300; 600; 1200; 1800; 2400; 4800; 9600; 19200; 38400; 57600
Режим работы	UART; RS-232
Подтяжка в режиме UART	плюс; воздух
Направление передачи в режиме RS-232	прием; передача
Количество бит данных	8; 9
Контроль четности	N (no) — нет; O (odd) — нечетный; E (even) - четный
Количество стоповых бит	1; 2

Именованные константы, представляющие доступные пользователю комбинации параметров конфигурации UART, содержатся в разделе «Конфигурация UART / RS-232» справочника констант CannyLab, доступ к которому осуществляется через контекстное меню констант на функциональной диаграмме.

Регистры диагностики драйвера UART / RS-232 / Modbus.

Адрес	Возвращаемые значения
Регистр переполнения буфера UART1 Регистр переполнения буфера UART2	1 = буфер UART переполнен; 0 = переполнения не зафиксировано.
Регистр ошибки приема UART1 Регистр ошибки приема UART2	1 = во время приема данных UART произошла ошибка; 0 = драйвер работает в нормальном режиме.
Регистр готовности буфера передачи данных UART1 Регистр готовности буфера передачи данных UART2	1 = буфер передачи данных драйвера UART свободен; 0 = буфер передачи данных драйвера UART занят, передача данных невозможна.

Регистры приема драйвера UART / RS-232 / Modbus.

Адрес	Возвращаемые значения
Регистр наличия принятых данных UART1 Регистр наличия принятых данных UART2	1 = сообщение получено и помещено в буфер приема соответствующего канала драйвера UART; 0 = в буфере приема соответствующего канала драйвера UART отсутствуют актуальные данные.
Регистр признака RTU буфера приема данных UART1 Регистр признака RTU буфера приема данных UART2	1 = полученное по соответствующему каналу сообщение UART является корректным сообщением Modbus RTU, контрольная сумма корректна; 0 = полученное по соответствующему каналу сообщение UART не является корректным сообщением Modbus RTU.
Регистр отсутствия активности драйвера UART1 Регистр отсутствия активности драйвера UART2	1 = активность соответствующего канала драйвера UART отсутствует, линия находится в пассивном режиме; 0 = зафиксирована активность на линии соответствующего канала драйвера UART.
Регистр длины принятого сообщения UART1 Регистр длины принятого сообщения UART2	0...16 = значение, равное количеству байт данных, в принятом по соответствующему каналу драйвера UART пакете данных.
Регистр принятого сообщения UART1 b1:b0 ... Регистр принятого сообщения UART1 b15:b14 Регистр принятого сообщения UART2 b1:b0 ... Регистр принятого сообщения UART2 b15:b14	0...65535 = значения соответствующих байт данных приемных буферов UART каждого канала, по два байта на регистр.

Регистры передачи драйвера UART / RS-232 / Modbus.

Адрес	Ожидаемые значения
Регистр начала передачи UART1 Регистр начала передачи UART2	1 = загрузить данные из регистров передачи в буфер передачи соответствующего канала драйвера UART; 0 = не загружать данные в буфер передачи соответствующего канала драйвера UART.
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

LIN