STM32单片机实现modbus通讯协议

云水僧 2023-10-21 原文

0.内容简介

软件：Keil uvision5
单片机：STM32F103C8T6
调试：XCOM V2.6、Modbus调试精灵
串口通信：波特率：9600 数据位：8 校验位：无停止位：1
modbus：RTU模式下03功能码、06功能码实现
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1. modbus通讯协议

（1）modbus通讯协议是由Modicon公司在1979年开发的，应用于工业现场控制的总线协议。

（2）modbus协议采用主从模式，由一个主机对多个从机进行通信，最多支持247个从机。

（3）modbus数据传输模式：ASCII和RTU两种模式。

1）ASCII模式：

① 有开始标志和结束标志，数据帧以英文冒号（0x3A）开始，以回车和换号（0x0D and 0x0A ）符号结束；一个数据帧的各字节的传输时间间隔可以大于1s。

② 允许的传输的字符集为十六进制的0~9和A~F；每个8位的字节被拆分成两个ASCII字符进行发送，比如十六进制数0xAF ,会被分解成ASCII字符“A”和“F”进行发送，发送的字符量比RTU增加一倍。

2）RTU模式：

① 没有规定的开始和结束标记，规定每两个字节之间发送或者接收的时间间隔不能超过3.5倍字符传输时间。如果两个字符时间间隔超过了3.5倍的字符传输时间，就认为一帧数据已经接收，新的一帧数据传输开始。

② 每个字节可以传输两个十六进制字符，比如十六进制数0xAF，直接以十六进制0xAF进行发送

3）modbus数据帧格式：ModBus协议帧格式（RTU、ASCII、TCP/IP）_匠在江湖的博客-CSDN博客_modbus协议帧格式

① modbus数据帧校验方式：CRC循环冗余校验（RTU模式）和LRC纵向冗余校验（ASCII模式）

② modbus从机地址：主机通过唯一的从机地址识别从机，主机与从机通信时通过不同的功能码实现不同的功能

③ modbus功能码：MODBUS协议整理——功能码简述 - Endv - 博客园

2. RS485

3. STM32单片机

3.1 STM32F103C8T6单片机

3.2 串口通信

3.2.0 内容简介

串口通信：波特率：9600 数据位：8 校验位：无停止位：1
串口调试：

3.2.1 modbusUsart初始化

void modbusUsart_Init(void) {
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // GPIOA时钟使能
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE); // USART2时钟使能
	
	// USART1_TX   A2
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);	 
	// USART1_RX	  A3
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; 
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);  
	// 串口参数设置
	USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;                                      // 波特率 // 波特率：9600bps，9600bit/s => 1/9600bps = 104us/bit
	USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;                     // 字长：8
	USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;                          // 停止位：1
	USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;                             // 奇偶校验位：0
	USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; // 硬件数据流控制：无
	USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;                 // 串口模式：收发模式
  // 串口设置
	USART_DeInit(USART2);                        // 串口复位
	USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);    // 串口参数初始化
	USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE); // 串口中断开启
	USART_Cmd(USART2, ENABLE);                   // 串口使能
	USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC);       // 清除标志位
	
	// NVIC
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

3.2.2 modbusUsart发送器

void modbusUsart_Transmit(u8 data) {  // modbusUsart发送一个字节
    USART_SendData(USART2, data); // 发送数据
	
	while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET); // 串口状态读取            
    USART_ClearFlag(USART2,USART_FLAG_TC);                   // 清除标志位
}

3.3.4 Usart接收结束中断

void USART2_IRQHandler() { // USART2中断，MODBUS字节接收中断
	u8 receiveBuffer;
	receiveBuffer=USART_ReceiveData(USART2); // 读串口数据
	switch(receiveBuffer) {
		case 1: modbusUsart_Transmit(1); break; // PC：TX->01; RX->01
		case 2: modbusUsart_Transmit(2); break; // PC：TX->02; RX->02
		case 3: modbusUsart_Transmit(3); break; // PC：TX->03; RX->03
		default: break;
	}
}

3.3.5 main.c

#include "modbusUsart.h"

int main() {
    modbusUsart_Init();
    while(1) {
		// TODO
	}
}

3.3 定时器

3.3.0 内容简介

串口调试：实现Timer2溢出中断，1ms(实际1.024ms)触发一次，间隔约1s接收一次数据。

3.3.1 Timer2初始化

void Timer2_Init() { // 初始化Timer2
	TIM_TimeBaseInitTypeDef timer;
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE); // 时钟TIM2使能
	
	TIM_DeInit(TIM2);
	timer.TIM_Period=1000-1;  								// 设置自动重载计数周期值：1000，1us*1000=1ms
	timer.TIM_Prescaler=72-1; 								// 分频系数：72M/72=1MHZ，1us
	timer.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; 		// 时钟分频因子
	timer.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; // 计数方式：TIM 向上计数
	TIM_TimeBaseInit(TIM2,&timer);            // 初始化TIM2
	TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);                     // 使能TIM2
	TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update,ENABLE); // 允许中断更新
	
	// NVIC
	NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;
  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1); 
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;
	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=2;	
	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

3.3.2 Timer溢出中断

void TIM2_IRQHandler() { // Timer2溢出中断
	u8 timFlagStatus;
  timFlagStatus= TIM_GetFlagStatus(TIM2, TIM_FLAG_Update);	
	if(timFlagStatus==SET) {
		TIM_ClearFlag(TIM2, TIM_FLAG_Update);
		timerCounter++;
	}	
}

3.3.3 main.c

#include "timer.h"
#include "modbusUsart.h"

#include "core_cm3.h"
void delay_us(u32 delay_us);    
void delay_ms(u16 delay_ms);

u16 timerCounter=0;

int main() {
    Timer2_Init();      // Timer2初始化 
	modbusUsart_Init(); // modbusUsart初始化
	
  while(1) {
		modbusUsart_Transmit(timerCounter/1000);
		delay_ms(1000);
	}
}

3.3 modbus通讯协议

3.3.0 内容简介

modbus调试：实现03、06功能码

3.3.1 modbusCRC校验

#include "modbusCRC.h"

const unsigned char crcTableHigh[] = { // CRC字节值表高位
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
  0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
	0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
	0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
	0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
	0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
	0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
	0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
	0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
	0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
	0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
	0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
};

const unsigned char crcTableLow[] = {  // CRC字节值表低位
	0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,
	0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,
	0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
	0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,
	0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,
	0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
	0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,
	0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
	0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
	0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,
	0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,
	0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
	0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,
	0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,
	0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
	0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
	0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,
	0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
	0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,
	0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,
	0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
	0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,
	0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,
	0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
	0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,
	0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40
};

unsigned int ModbusCRC16(unsigned char *sendBuffer, unsigned int sendCounter) { // ModbusCRC16校验
    unsigned char crcHigh = 0xFF; // CRC高字节初始化
    unsigned char crcLow = 0xFF;  // CRC低字节初始化
    unsigned long crcIndex;       // CRC索引
    while(sendCounter--) {
			crcIndex = crcHigh ^ *sendBuffer++;
			crcHigh = crcLow ^ crcTableHigh[crcIndex];
			crcLow = crcTableLow[crcIndex];
    }
    return (crcHigh<<8|crcLow);
}

3.3.2 modbus功能

#ifndef __MODBUS_H
#define __MODBUS_H

#include "stm32f10x.h"

typedef struct {
	u8 mAddress;           // modbus: 本从设备地址 
	u8 mReceiveBuffer[50]; // modbus: 接受数据缓存 
	u8 mSendBuffer[50];    // modbus: 发送数据缓存
	u16 mTimer;            // modbus: 计时器，记录字符间隔
	u8 mTimerFlag;         // modbus: 计时器标志，0停止计时器，1启动计时器
	u8 mReceiveCounter;    // modbus: 接收数据计数器
	u8 mReceiveFlag;       // modbus: 接收标志，1接收完成，0正在接收
} MODBUS;

extern MODBUS modbus; // modbus引用

void Modbus_Init(void);          // Func1: modbus 初始化
void Modbus_Event(void); 	       // Func2: modbus 事件
void Modbus_FunctionCode3(void); // Func3: modbus功能码03功能实现 
void Modbus_FunctionCode6(void); // Func4: modbus功能码06功能实现

#endif

3.3.3 main.c

#include "timer.h"
#include "modbusUsart.h"
#include "modbus.h"

int main() {
  Timer2_Init(); // Timer2初始化 
  Modbus_Init(); // modbus初始化
  while(1) {
		Modbus_Event(); // 处理MODbus数据
	}
}

单片 modbus 0x xff USART 单片机 stm32 嵌入式硬件

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通常，数组被实现为内存块，集合被实现为HashMap，有序集合被实现为跳跃列表。在Ruby中也是如此吗？我正在尝试从性能和内存占用方面评估Ruby中不同容器的使用情况最佳答案数组是Ruby核心库的一部分。每个Ruby实现都有自己的数组实现。Ruby语言规范只规定了Ruby数组的行为，并没有规定任何特定的实现策略。它甚至没有指定任何会强制或至少建议特定实现策略的性能约束。然而，大多数Rubyist对数组的性能特征有一些期望，这会迫使不符合它们的实现变得默默无闻，因为实际上没有人会使用它:插入、前置或追加以及删除元素的最坏情况步骤复
ruby - "public/protected/private"方法是如何实现的，我该如何模拟它？ - 2
在ruby中，你可以这样做:classThingpublicdeff1puts"f1"endprivatedeff2puts"f2"endpublicdeff3puts"f3"endprivatedeff4puts"f4"endend现在f1和f3是公共(public)的，f2和f4是私有(private)的。内部发生了什么，允许您调用一个类方法，然后更改方法定义？我怎样才能实现相同的功能(表面上是创建我自己的java之类的注释)例如...classThingfundeff1puts"hey"endnotfundeff2puts"hey"endendfun和notfun将更改以下函数定

STM32单片机实现modbus通讯协议

0.内容简介

1. modbus通讯协议

2. RS485

3. STM32单片机

3.1 STM32F103C8T6单片机

3.2 串口通信

3.2.0 内容简介

3.2.1 modbusUsart初始化

3.2.2 modbusUsart发送器

3.3.4 Usart接收结束中断

3.3.5 main.c

3.3 定时器

3.3.0 内容简介

3.3.1 Timer2初始化

3.3.2 Timer溢出中断

3.3.3 main.c

3.3 modbus通讯协议

3.3.0 内容简介

3.3.1 modbusCRC校验

3.3.2 modbus功能

3.3.3 main.c

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