S7-200CPU的通信口自由口設(shè)置

前言

西門子S7-200CPU的通信口可以設(shè)置為自由口模式。選擇自由口模式后，用戶程序就可以完全控制通信端口的操作，通信協(xié)議也完全受用戶程序控制。

S7-200CPU上的通信口在電氣上是標(biāo)準(zhǔn)的RS-485半雙工串行通信口。此串行字符通信的格式可以包括：

一個(gè)起始位

7或8位字符（數(shù)據(jù)字節(jié)）

一個(gè)奇/偶校驗(yàn)位，或者沒有校驗(yàn)位

一個(gè)停止位

自由口通信速波特率可以設(shè)置為1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600或112500。

凡是符合這些格式的串行通信設(shè)備，理論上都可以和S7-200CPU通信。

自由口模式可以靈活應(yīng)用。Micro/WIN的兩個(gè)指令庫（USS和ModbusRTU）就是使用自由口模式編程實(shí)現(xiàn)的。

在進(jìn)行自由口通信程序調(diào)試時(shí)，可以使用PC/PPI電纜（設(shè)置到自由口通信模式）連接PC和CPU，在PC上運(yùn)行串口調(diào)試軟件（或者Windows的HyperTerminal－超級(jí)終端）調(diào)試自由口程序。

USB/PPI電纜和CP卡不支持自由口調(diào)試。

自由口通信要點(diǎn)

應(yīng)用自由口通信首先要把通信口定義為自由口模式，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的通信波特率和上述通信格式。用戶程序通過特殊存儲(chǔ)器SMB30（對(duì)端口0）、SMB130（對(duì)端口1）控制通信口的工作模式。詳見下圖

CPU通信口工作在自由口模式時(shí)，通信口就不支持其他通信協(xié)議（比如PPI），此通信口不能再與編程軟件Micro/WIN通信。CPU停止時(shí)，自由口不能工作，Micro/WIN就可以與CPU通信。

通信口的工作模式，是可以在運(yùn)行過程中由用戶程序重復(fù)定義的。

如果調(diào)試時(shí)需要在自由口模式與PPI模式之間切換，可以使用SM0.7的狀態(tài)決定通信口的模式；而SM0.7的狀態(tài)反映的是CPU運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)的位置（在RUN時(shí)SM0.7="1"，在STOP時(shí)SM0.7="0"）

自由口通信的核心指令是發(fā)送（XMT）和接收（RCV）指令。在自由口通信常用的中斷有“接收指令結(jié)束中斷”、“發(fā)送指令結(jié)束中斷”，以及通信端口緩沖區(qū)接收中斷。

與網(wǎng)絡(luò)讀寫指令（NetR/NetW）類似，用戶程序不能直接控制通信芯片而必須通過操作系統(tǒng)。用戶程序使用通信數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊存儲(chǔ)器與操作系統(tǒng)交換相關(guān)的信息。

XMT和RCV指令的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)類似，起始字節(jié)為需要發(fā)送的或接收的字符個(gè)數(shù)，隨后是數(shù)據(jù)字節(jié)本身。如果接收的消息中包括了起始或結(jié)束字符，則它們也算數(shù)據(jù)字節(jié)。

調(diào)用XMT和RCV指令時(shí)只需要指定通信口和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的起始字節(jié)地址。

XMT和RCV指令與NetW/NetR指令不同的是，它們與網(wǎng)絡(luò)上通信對(duì)象的“地址”無關(guān)，而僅對(duì)本地的通信端口操作。如果網(wǎng)絡(luò)上有多個(gè)設(shè)備，消息中必然包含地址信息；這些包含地址信息的消息才是XMT和RCV指令的處理對(duì)象。

由于S7-200的通信端口是半雙工RS-485芯片，XMT指令和RCV指令不能同時(shí)有效。

XMT和RCV指令

XMT（發(fā)送）指令的使用比較簡單。RCV（接收）指令所需要的控制稍多一些。

RCV指令的基本工作過程為：

在邏輯條件滿足時(shí)，啟動(dòng)（一次）RCV指令，進(jìn)入接收等待狀態(tài)

監(jiān)視通信端口，等待設(shè)置的消息起始條件滿足，然后進(jìn)入消息接收狀態(tài)

如果滿足了設(shè)置的消息結(jié)束條件，則結(jié)束消息，然后退出接收狀態(tài)

所以，RCV指令啟動(dòng)后并不一定就接收消息，如果沒有讓它開始消息接收的條件，就一直處于等待接收的狀態(tài)；如果消息始終沒有開始或者結(jié)束，通信口就一直處于接收狀態(tài)。這時(shí)如果嘗試執(zhí)行XMT指令，就不會(huì)發(fā)送任何消息。

所以確保不同時(shí)執(zhí)行XMT和RCV非常重要，可以使用發(fā)送完成中斷和接收完成中斷功能，在中斷程序中啟動(dòng)另一個(gè)指令。

在《S7-200系統(tǒng)手冊(cè)》和Micro/WIN在線幫助中關(guān)于XMT和RCV指令的使用有一個(gè)例子。這個(gè)例子非常經(jīng)典，強(qiáng)烈建議學(xué)習(xí)自由口通信時(shí)先做通這個(gè)例子。例程，見下圖

字符接收中斷

S7-200CPU提供了通信口字符接收中斷功能，通信口接收到字符時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，接收到的字符暫存在特殊存儲(chǔ)器SMB2中。通信口Port0和Port1共用SMB2，但兩個(gè)口的字符接收中斷號(hào)不同。

每接收到一個(gè)字符，就會(huì)產(chǎn)生一次中斷。對(duì)于連續(xù)發(fā)送消息，需要在中斷服務(wù)程序中將單個(gè)的字符排列到用戶規(guī)定的消息保存區(qū)域中。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能可能使用間接尋址比較好。

對(duì)于高通信速率來說，字符中斷接受方式需要中斷程序的執(zhí)行速度足夠快。

一般情況下，使用結(jié)束字符作為RCV指令的結(jié)束條件比較可靠。如果通信對(duì)象的消息幀中以一個(gè)不定的字符（字節(jié)）結(jié)束（如校驗(yàn)碼等），就應(yīng)當(dāng)規(guī)定消息或字符超時(shí)作為結(jié)束RCV指令的條件。但是往往通信對(duì)象未必具有嚴(yán)格的協(xié)議規(guī)定、工作也未必可靠，這就可能造成RCV指令不能正常結(jié)束。這種情況下可以使用字符接收中斷功能。如下圖