Modbus协议的ZigBee/工业以太网网关设计

SZ05-ZBEE 是上海顺舟公司的无线通信模块，模块将Freescale的MC13213及外围电路 布置在2.75×4.8cm的PCB板上，提供标准2.54 双排插针接口，包含电源接口、数据接口、 控制接口和系统指示灯接口和天线接口等，采用IEEE802.15.4/ZIGBEE 标准地址寻址，支持 星型、树型、链型、网状网等拓扑结构。SZ05-ZBEE通过RX1、TX1（串行通信接口）直接与 Rabbit3000的PC6、PC7（串行通信口A）连接。

3 网关软件设计

网关的主要功能是实现Zigbee与以太网之间的数据传输。SZ05-ZBEE无线通信模块集成 了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，初始化设置后，模块即可以实现透明串口 传输。为适应短帧实时和确定性通信发展趋势，以太网通信采用UDP/IP协议，应用层采用 Modbus/RTU主从式协议。类似于Modbus/TCP协议，也可以称以太网侧协议为Modbus/UDP 协议[3]。网关软件基于Dynamic C和μC/OS-Ⅱ实时操作系统设计。

3.1 网关转发报文的总体设计

Modbus 标准中规定了完整的消息、数据结构、命令和应答方式，但只是OSI 模型第7 层上的应用层报文传输协议，定义的是一种以数据帧形式表示的能使设备相互识别和使用的 消息结构。因此，可以不对数据包作任何修改，将Modbus/RTU 报文作为应用层数据在不 同网络之间传输。

网关中即是将 Modbus/RTU 报文作为UDP 和ZigBee 应用层数据传输。主站报文通过 UDP 端口接收，去掉帧头帧尾，附加Zigbee 短地址，通过串口发给SZ05-ZBEE，转化为 ZigBee 报文发送；从站的ZigBee 报文由SZ05-ZBEE 转为串口数据接收，去掉ZigBee 短地 址，附加UDP 帧头帧尾，然后由以太网口转发。具体程序包括5 个任务：UDP 接收、串口 发送、串口接收、UDP 发送以及嵌入式Web Server。嵌入式Web Server 用于设备管理。系 统程序结构如图2 所示。

来源：茄紫