MODBUS主机协议移植
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最近由于项目需求需要移植的modbus主机协议，由于MODBUS主机的源码不开源，网上的例程也不多，在百度苦苦找寻一番没有什么结果。最后参考了安富莱的例程，将其修改并移植到自己的工程中。我通过USB转串口连接到电脑，用虚拟设备测试，读写正常。
以下是我的移植过程，最下面有STM32F1和MSP430F5的源码与MODBUS虚拟设备
下面使用的芯片是stm32f103zet6，IDE是MDK
1、首先将下面几个文件添加到工程中
项目目录如下
2、实现下面几个函数
我已经把下面几个函数从代码中提取出来，所以只要实现下面这几个函数就可以正常工作了
//需要连接的外部接口函数
extern void (*RS485_ReceiveData)(uint8_t); //接受数据,在串口中断接受到的数传递到此函数即可
extern void RS485_SendBuf(uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen); //发送数据
extern void bsp_StartHardTimer(uint32_t timeout, void * _pCallBack); //开始计时3.5个字节的时间,单位为us
//以下两个函数用来测量间隔时间
extern uint32_t bsp_GetRunTime(void); //返回当前时间,单位ms
extern uint32_t bsp_CheckRunTime(int32_t _LastTime); //返回与之前间隔的时间这两个函数由于需要使用到串口所以需要先初始化串口(初始化的串口是接modbus设备的串口)
extern void (*RS485_ReceiveData)(uint8_t); //接受数据,在串口中断接受到的数传递到此函数即可
extern void RS485_SendBuf(uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen); //发送数据下面是串口初始化函数，这里使用串口3
myusart.c文件下
void MODBUS_USART3_Init(u32 bound)
{
//GPIO端口设置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE); //使能USART1，GPIOA时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
//USART1_TX GPIOB.10
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PB.10
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO1.10
//USART1_RX GPIOB.11初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;//PB11
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB.11
//Usart1 NVIC 配置
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子优先级2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器
//USART 初始化设置
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//串口波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口1
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启串口接受中断
USART_Cmd(USART3, ENABLE); //使能串口1
}串口初始化成功后，可以添加上面那几个接口函数
串口3中断中添加RS485_ReceiDate（）函数指针
void USART3_IRQHandler(void) //串口3中断服务程序,modbus串口接受接口
{
uint8_t ch;
if(USART_GetITStatus(USART3,USART_IT_RXNE) == SET)
{
ch = USART_ReceiveData(USART3);
RS485_ReceiveData(ch);
}
USART_ClearITPendingBit(USART3,USART_IT_RXNE);
}
添加函数void RS485_SendBuf（uint8_t * _ucaBuf，uint16_t _usLen）
void RS485_SendBuf(uint8_t *_ucaBuf, uint16_t _usLen)
{
uint16_t num;
for(num = 0;num<_usLen;num++)
{
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TXE) == RESET);
USART_SendData(USART3,*_ucaBuf);
_ucaBuf++;
}
}串口部分已经配置完成，接下来是定时器的部分
需要配置以下几个函数
extern void bsp_StartHardTimer(uint32_t timeout, void * _pCallBack); //开始计时3.5个字节的时间,单位为us
//以下两个函数用来测量间隔时间
extern uint32_t bsp_GetRunTime(void); //返回当前时间,单位ms
extern uint32_t bsp_CheckRunTime(int32_t _LastTime); //返回与之前间隔的时间同样的需要先初始化定时器，这里使用定时器2和定时器3
在timer.c文件下
void MODBUS_Tim2_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
uint32_t usPeriod;
uint16_t usPrescaler;
uint32_t uiTIMxCLK;
/* 使能TIM时钟 */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
uiTIMxCLK = SystemCoreClock / 2;
usPrescaler = uiTIMxCLK / 1000000 ; /* 分频到周期 1us */
usPeriod = 0xFFFF; /* 103支持16位 */
/* Time base configuration */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = usPeriod;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = usPrescaler;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
/* TIMx enable counter */
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
/* 配置TIM定时中断 (Update) */
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 4; /* 比串口优先级低 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
}
void TIM2_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_CC3) == SET)
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC3);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC3, DISABLE); /* 禁能CC3中断 */
s_TIM_CallBack(); //将标志位置1
TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);
}
}void MODBUS_Tim3_Init(void)
{
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
/* 使能TIM时钟 */
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
/* Time base configuration */
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 35;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
/* TIMx enable counter */
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);
/* 配置TIM定时中断 (Update) */
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 4; /* 比串口优先级低 */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
TIM_ITConfig(TIM3,TIM_IT_Update,ENABLE);
}
void TIM3_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) == SET)
{
g_iRunTime++;
if(g_iRunTime > 0x7FFFFFFF) g_iRunTime = 0;
}
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
}定时器2用来检测3.5个字节的时间来判断一帧数据是够结束
定时器3用于计数，只要要1ms的记一次数就可以
接下来是void bsp_StartHardTimer（uint32_t _uiTimeOut，void * _pCallBack）函数
在这个函数中开启中断，在3.5个字节的时间后会进入中断，具体时间要根据波特率设置
void bsp_StartHardTimer(uint32_t _uiTimeOut, void * _pCallBack)
{
uint32_t cnt_now;
uint32_t cnt_tar;
if (_uiTimeOut < 5)
{
;
}
else
{
_uiTimeOut -= 5;
}
TIM_SetCounter(TIM2,0);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
cnt_now = TIM_GetCounter(TIM2); /* 读取当前的计数器值 */
cnt_tar = cnt_now + _uiTimeOut; /* 计算捕获的计数器值 */
s_TIM_CallBack = (void (*)(void))_pCallBack;
TIM_SetCompare3(TIM2, cnt_tar); /* 设置捕获比较计数器CC3 */
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_CC3);
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_CC3, ENABLE); /* 使能CC3中断 */
}下面是uint32_t bsp_GetRunTime（void）与uint32_t bsp_CheckRunTime（int32_t _LastTime）
这两个函数是用来测量时间，判断是否通讯超时
uint32_t bsp_GetRunTime(void)
{
int32_t runtime;
__set_PRIMASK(1); /* 关中断 */
runtime = g_iRunTime; /* 这个变量在Systick中断中被改写，因此需要关中断进行保护 */
__set_PRIMASK(0); /* 开中断 */
return runtime;
}
//获取间隔时间
uint32_t bsp_CheckRunTime(int32_t _LastTime)
{
int32_t now_time;
int32_t time_diff;
__set_PRIMASK(1); /* 关中断 */
now_time = g_iRunTime; /* 这个变量在Systick中断中被改写，因此需要关中断进行保护 */
__set_PRIMASK(0); /* 开中断 */
if (now_time >= _LastTime)
{
time_diff = now_time - _LastTime;
}
else
{
time_diff = 0x7FFFFFFF - _LastTime + now_time;
}
return time_diff;
}
到这里已经基本上移植完成，接下来就是测试
调用一下这些函数看看是否移植成功
uint8_t MODH_ReadParam_01H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint16_t _num); //读线圈寄存器
uint8_t MODH_ReadParam_02H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint16_t _num); //读离散输入寄存器
uint8_t MODH_ReadParam_03H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint16_t _num); //读保存寄存器
uint8_t MODH_ReadParam_04H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint16_t _num); //读输入寄存器
uint8_t MODH_WriteParam_05H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint16_t _value); //写单个线圈寄存器
uint8_t MODH_WriteParam_06H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint16_t _value); //写单个保存寄存器
uint8_t MODH_WriteParam_10H(uint16_t slaveAddr,uint16_t _reg, uint8_t _num, const uint16_t *_buf); //写多个保存寄存器
3、测试
首先将硬件连接好，我这里是用虚拟设备，将32的串口3通过串口转USB连接到电脑
打开虚拟设备导入寄存器，设置好串口与波特率
在主函数中调用读写函数，若读写成功则返回1，否则返回0
观察虚拟机现象并通过串口1打印测试结果
在主函数中
if(MODH_WriteParam_06H(1,4,9))
{
printf("写入成功06\r\n");
}
else
{
printf("通讯失败06\r\n");
}
if(MODH_WriteParam_10H(1,0, 3,buff))
{
printf("写入成功10\r\n");
}
else
{
printf("通讯失败10\r\n");
}
if(MODH_ReadParam_02H(1,0,10))
{
printf("读取成功02\r\n");
}
else
{
printf("通讯失败02\r\n");
} 到这里我的整个移植过程就结束了
下面是源码和调试用的虚拟设备。
旨在为数千万中国开发者提供一个无缝且高效的云端环境，以支持学习、使用和贡献开源项目。
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