OEM嵌入式通訊模塊
與西門子PLC S7-1200通訊測試
▎OEM嵌入式通訊模塊介紹
OEM嵌入式通訊模塊是一款適用於工業以太網和現場總線協議的嵌入式IC模塊，利用該模塊可快速又輕鬆地把設備集成到工業網路中。目前該系列模塊有支持PROFINET、EtherNet/IP、EtherCAT、Modbus TCP、CANopen、Profibus、DeviceNet、CC-Link等實時通訊協議。OEM模塊對用戶開放了2種串行接口，包括USART接口（標準Modbus RTU協議）和SPI接口，與主控MCU應用程序交換實時網絡數據，從而將設備集成到相應的網路而無需大量的開發工作。另外該模塊還具備32個引腳的IO信號，可以滿足32個點的數字量IO設計，這32個IO引腳可以任意設置成DI或DO。
▍案例說明
本案例以OEM模塊標準評估板（控制器晶片STM32F103VCT6）結合集成PROFINET從站通訊協議的OEM通訊模塊，及西門子S7-1200 PLC作為PROFINET主站為例，進行關於PROFINET通訊模塊的通訊測試。
準備工作
■ OEM模塊標準評估板
功能說明：
1. 開發板上X1端子，直流24V供電。<X1-1：24V、X1-2：0V >。
2. 本開發板支持2種串行接口，包括USART接口和SPI接口。
3. 本開發板具備32個引腳的IO信號，可以滿足32個點的數字量IO設計。
4. 本開發闆對外提供一路RS232信號，用於打印信息。
5. 本開發板主晶片使用STM32F103VCT6，開發例程基於此型號晶片編寫。
6. JP2插針是開發板主晶片的程序燒寫口。
7. 撥動開關S1：撥到ON時，開發板供電；撥到OFF時，開發板斷電。撥動開關S2始終處於OFF狀態。
■ 目標系統
西門子PLC S7-1200作為PROFINET主站，PROFINET通訊模塊插在標準評估板上作為從站，透過網線連接兩個設備進行通訊。評估板上的RS232端口與電腦連接，用Modbus Slave軟體查看接收到的來自PROFINET網路中數據，或者向開發板發送數據從而發送給PLC。
▍通訊測試
OEM嵌入式通訊模塊的通訊測試實際上包括兩個部分：PLC主站與OEM模塊之間的通訊，以及OEM模塊與評估板之間通過USART（Modbus RTU）或者SPI的數據交互，本示例以USART通訊為例說明。
1. 基本配置
(1) OEM 模塊J1~J3 全部斷開，開發板撥碼1~8 全部OFF；
(2) 使用交換機將西門子PLC、開發板、電腦連到一起，PLC 程序下載到PLC；
(3) 使用RS232 連接線，將電腦與開發板的DB1 端口連接；
(4) 電腦打開Modbus Slave 軟體，建立連接。
2. OEM模塊與PLC通訊
2.1 導入對應PROFINET通訊模塊的gsd文件到博圖軟體中，便於之後網路組態與設備配置使用
2.2 選擇–>添加新設備–>找到並添加所使用的PLC型號，這里以S7-1200為例
2.3 找到所導入的GSD文件對應的設備，並添加到設備組態中，並連接PLC與通訊模塊
2.4 配置PLC的IP地址與設備名稱（這裡使用“自動生成PROFINET設備名稱”）
2.5 配置OEM模塊的IP地址與設備名稱，這裡使用預設的GSD文件中sast名稱，也可以對設備額外設置其他名稱，但需注意與網路組態中的一致，否則無法找到設備。
2.6 在設備視窗中添加輸入輸出模塊，這里分別添加32 bytes input和32 bytes outputs為例
2.7 選擇“編譯”，檢查是否有報錯：
2.8 選擇“下載”，在出現的窗口中分配對應的子網，點擊“開始搜索”找到可訪問的設備，並“下載”
2.9 “裝載”配置
2.10 選擇“轉至在線”可監控網路狀態，所添加設備後顯示綠色對勾代表通訊狀態正常。
▍OEM模塊與評估板通訊
3.1 狀態機
3.1 數據區定義
根據功能的不同，OEM模塊用到的數據區劃分為5個區域，分別是：通訊訊息區、下發數據區、下發參數區、設備訊息區、上傳數據區。OEM模塊在“S1 握手”階段讀取設備信息區的數據，由於PROFINET模塊目前未使用此區域的內容，所以用戶僅需要正確回覆報文即可，OEM模塊忽略數據值的內容。
下發數據區（4xxxx區- 10H功能碼）（最大1000字節）
上傳數據區（3xxxx區- 04H功能碼）（最大1000字節）
3.2 USART通訊
1） USART接口波特率支持：9.6Kbps、19.2Kbps、38.4Kbps、57.6Kbps、115.2Kbps、230.4Kbps、460.8Kbps。
2） OEM模塊上電後，在S1握手階段，通過握手報文，OEM模塊可以自動適應用戶的波特率。用戶使用的波特率需要在以上7種波特率之中。
3） USART接口數據幀格式：8 個數據位、偶校驗、1 個停止位。
4） USART使用標準MODBUS協議。
5） OEM模塊做為USART通訊主站，用戶做為USART通訊從站。
6） 用戶串口的處理機制：用戶做為標準的MODBUS從站，只需要在收到OEM模塊的報文命令後，按照相應命令回复報文即可。
7） 通訊報文約定
A. 下發數據
板卡發送
用戶應答：
A. 上傳數據
板卡發送
用戶應答：
Modbus程序示例：
//*******************Modbus數據接收********************//
int user_modbus_deal_rev(void)
{
unsigned int i , tem_start_adr , tem_num ;
unsigned int tem_crc ;
unsigned char tem_hi , tem_lo ;
tem_crc = modbus_crc( URXDBuf , UART_rev_num-2 );
tem_lo = tem_crc & 0xff ;
tem_hi = (tem_crc>>8) & 0xff ;
//**CRC校驗
if( ( URXDBuf[UART_rev_num-2]==tem_hi ) && ( URXDBuf[UART_rev_num-1]==tem_lo ) )
{
if( URXDBuf[1] == 0x10 ) // 功能碼10H
{
tem_start_adr = ( URXDBuf[2] << 8 ) + URXDBuf[3] ;
tem_start_adr = tem_start_adr << 1 ;
tem_num = URXDBuf[6] ;
for( i=0 ; i<tem_num ; i++ )
{
modbus_4_data[ tem_start_adr+i ] = URXDBuf[7+i] ;
}
}
user_modbus_deal_txd();
}
return 1 ;
}
//*******************Modbus數據發送********************//
int user_modbus_deal_txd(void)
{
unsigned int tem , i ;
unsigned int function_code , tem_start_adr , tem_num1 , tem_num2 ;
function_code = URXDBuf[1] ;
// 04H
if( function_code == 0x04 )
{
tem_start_adr = ( URXDBuf[2] << 8 ) + URXDBuf[3] ;
tem_start_adr = tem_start_adr << 1 ; ַ
tem_num1 = ( URXDBuf[4] << 8 ) + URXDBuf[5] ;
tem_num2 = tem_num1 << 1 ;
for( i=0 ; i<tem_num2 ; i++ )
{
modbus_3_data[ tem_start_adr+i ] = modbus_3_data[ tem_start_adr+i ] + 1 ;
UTXDBuf[3+i] = modbus_3_data[ tem_start_adr+i ] ;
}
UTXDBuf[0] = modbus_adr ;
UTXDBuf[1] = 0x04 ;
UTXDBuf[2] = tem_num2 ;
tem = modbus_crc( UTXDBuf , tem_num2+3 );
UTXDBuf[tem_num2+3] = tem >> 8 ;
UTXDBuf[tem_num2+4] = tem ;
UART_trx_num = tem_num2+5 ;
}
// 10H
else if( function_code == 0x10 )
{
for( i=0 ; i<6 ; i++ )
{
UTXDBuf[i] = URXDBuf[i] ;
}
tem = modbus_crc( UTXDBuf , 6 );
UTXDBuf[6] = tem >> 8 ;
UTXDBuf[7] = tem ;
UART_trx_num = 8 ;
}
UART_trx_ctr = 0 ;
UART_rev_ctr = 0 ;
Modbus_TR_State = TR_TURE ;
for( i=0 ; i<10 ; i++ )
USART_SendData( RTU_USART , UTXDBuf[0] );
monitor_print(UTXDBuf[0]);
return 1 ;
}
3.4 數據交互模型
3.5 數據交互測試
在“PLC變量”中添加需要在線監視或修改的變量，在“監控與強製表”中添加監控表，並添加對應的變量，可進行變量的監測。另外，這裡可以透過Modbus Slave軟體監測從站開發板的收發數據。在博途和Modbus Slave可以分別查看相應的收發數據，PROFINET模塊通訊正常，並完成PROFINET數據交互。（注意OEM嵌入式通訊模塊數據區Modbus寄存器地址從0x100開始）
