MODBUS主机协议移植

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MODBUS主机协议移植

      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.10GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PB.10GPIO_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;//PB11GPIO_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3NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;		//子优先级2NVIC_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1USART_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1TIM_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。

STM32源码

MSP430源码