Cloud_Player's Notes
0%

RS232通过modbus协议通信

发表于 更新于
本文字数： 8.1k 阅读时长 ≈ 7 分钟

什么是Modbus？

Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。Modbus 协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。

以下是基于 MCU 为 LPC1768 的具体实现代码。

代码数据类型别名

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
/***********************************************************************************
  定义与编译器无关的数据类型
************************************************************************************/
typedef unsigned char  BOOLEAN;                     /*  布尔变量                    */
typedef unsigned char  INT8U;                       /*  无符号8位整型变量            */
typedef signed   char  INT8S;                       /*  有符号8位整型变量            */
typedef unsigned short INT16U;                      /*  无符号16位整型变量           */
typedef signed   short INT16S;                      /*  有符号16位整型变量           */
typedef unsigned long  INT32U;                      /*  无符号32位整型变量           */
typedef signed   long  INT32S;                      /*  有符号32位整型变量           */
typedef float          FP32;                        /*  单精度浮点数（32位长度）      */
typedef double         FP64;                        /*  双精度浮点数（64位长度）      */

变量定义

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
extern          INT8U        GucRcvBuf[128];        /* 串口接收数据缓冲区          */
extern          INT8U        SendBuf[128];          /* 串口发送数据缓冲区          */
extern          INT32U       GulNum;                /* 串口接收数据的个数          */

#define UART_BPS             9600                   /* 串口通信波特率              */
INT8U           GucRcvBuf[128];                     /* 串口接收数据缓冲区          */
INT8U           SendBuf[128];                       /* 串口发送数据缓冲区          */
INT32U          GulNum=0;
INT32U          GucRcvLen;      
INT8U           GucProcessBuf[128];	
INT32U          GucRcvfininshFlag; 	

INT8U addr=0x01;                /* 从机地址           */ 
INT16U CRC16;                   /* CRC校验码          */
INT16U AD[4];                   /* AD采集数据（4通道） */
INT8U start = 0x00;             /* 数据地址起始位      */
INT8U len = 0;                  /* 数据个数           */ 
INT8U Index = 3;                /* 数组下标           */

Modbus协议

以下内容来自课程设计资料，设计好的程序通过串口调试助手与modbus从站主站模拟进行调试。

数据报文格式

修改地址（10 功能码）

（假设将传感器地址修改为：03）

广播地址 功能码 起始寄存器地址 寄存器数量 数据 CRC-L CRC-H
00 10 00 10 00 01 00 03 81 C8

读地址（03 功能码）

主机发送（假设从机地址：01）

从机地址 功能码 起始寄存器地址 数据长度 CRC-L CRC-H
01 03 00 02 00 02 C5 E9

从机回应

从机地址 功能码 数据区字节数 寄存器数据 CRC-L CRC-H
01 03 04 41 DE 41 05 AD F5

CRC校验码

生成 CRC 校验码的程序如下：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
typedef INT8U uint8_t;
typedef INT16U uint16_t;

/* CRC 高位字节值表 */
uint8_t auchCRCHi[] = {
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 
}; 

/* CRC 低位字节值表 */ 
uint8_t auchCRCLo[] = { 
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 
} ;

uint16_t crc16HiLo(uint8_t *puchMsg, uint16_t usDataLen) 
{ 
	uint16_t uchCRCHi = 0xFF ;  /* 高 CRC 字节初始化 */ 
	uint16_t uchCRCLo = 0xFF ;  /* 低 CRC 字节初始化 */ 
	uint16_t uIndex ;           /* CRC 循环中的索引 */ 
	
    while (usDataLen--)         /* 传输消息缓冲区 */ 
    {
        uIndex = uchCRCHi ^ (*puchMsg++) ;    /* 计算 CRC */ 
        uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex] ; 
        uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] ; 
    }
		
	return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo) ; 
}

UART通用异步收发器配置

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
/***********************************************************************************
** Function name:       uartInit
** Descriptions:        串口初始化，设置为8位数据位，1位停止位，无奇偶校验，波特率为9600
** input parameters:    无
** output parameters:   无
** Returned value:      无
************************************************************************************/
void uartInit (void)
{
    INT16U ulFdiv;
    
    U0LCR  = 0x83;                                  /*  允许设置波特率              */
    ulFdiv = (FPCLK / 16) / UART_BPS;               /*  设置波特率                  */
    U0DLM  = ulFdiv / 256;
    U0DLL  = ulFdiv % 256; 
    U0LCR  = 0x03;                                  /*  锁定波特率                  */
    U0FCR  = 0x87;                                  /*  使能FIFO，设置8个字节触发点  */
    U0IER  = 0x01;                                  /*  使能接收中断                */
}

/***********************************************************************************
** Function name:       uart0SendByte
** Descriptions:        向串口发送字节数据，并等待数据发送完成，使用查询方式
** input parameters:    uiDat:   要发送的数据
** output parameters:   无
** Returned value:      无
************************************************************************************/
void uart0SendByte (INT8U ucDat)
{
    U0THR = ucDat;                                   /*  写入数据                   */
    while ((U0LSR & 0x20) == 0);                     /*  等待数据发送完毕            */
}

/************************************************************************************
** Function name:       uart0SendStr
** Descriptions:        向串口发送字符串
** input parameters:    pucStr:  要发送的字符串指针
**                      ulNum:   要发送的数据个数
** output parameters:   无
** Returned value:      无
*************************************************************************************/
void uart0SendStr (INT8U const *pucStr, INT32U ulNum)
{
    INT32U i;
    
    for (i = 0; i < ulNum; i++) {                    /*  发送指定个字节数据           */
        uart0SendByte(*pucStr++);
    }
}

 /************************************************************************************
* Function Name:        uart0Isr
* Description:          UART0 中断处理函数
* Input:                None
* Output:               None
* Return:               None
**************************************************************************************/
void uart0Isr (void)
{
    INT8U i;
    while ((U0IIR & 0x01) == 0){                       /*  判断是否有中断挂起          */
        switch (U0IIR & 0x0E){                         /*  判断中断标志                */
        
            case 0x04:                                 /*  接收数据中断                */
                for (i = 0; i < 7; i++){               /*  连续接收七个字节            */
                    GucRcvBuf[GulNum] = U0RBR;
                    GulNum++;
                }
                break;
            
            case 0x0C:                                 /*  字符超时中断                */
                while ((U0LSR & 0x01) == 0x01){        /*  判断数据是否接收完毕         */ 
                    GucRcvBuf[GulNum] = U0RBR;
                    GulNum++;
                    if(GulNum>=128)	GulNum=0;
                }
                for(i=0;i<GulNum;i++)
                    GucProcessBuf[i]=GucRcvBuf[i];
                GucRcvfinishFlag=1;                    /* 接收新数据标志置1 */
                GucRcvLen=GulNum;
                GulNum=0;
                break;
                
            default:
                break;
        }
    } 
}

main函数设计

EEPROM 代码没调通，main 函数中只体现了 03 功能码的实现。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
int main (void)
{	
    /***** 初始化部分 *****/  
    INT8U cnt;
    targetInit();                                                   /* 初始化目标板              */
    pinInit();                                                      /* 引脚初始化                */   
    adcInit();                                                      /* adc初始化                 */
    uartInit ();                                                    /* uart初始化                */
    GucRcvfinishFlag = 0;                                           /* 接收新数据标志初始化       */
    zyIsrSet(NVIC_UART0,(unsigned long)uart0Isr,PRIO_ONE);
	
    /***** 循环部分 *****/
    while (1) {
        
    if (GucRcvfininshFlag == 1) {                                   /* 接收到新数据即进行处理       */
        getAdcData();                                               /* adc 数据采集函数            */
                                                                    /* 将4个通道的adc数据存入AD数组 */    
        GucRcvfinishFlag = 0;                                       /* 接收新数据标志重新置零       */
        if(GucRcvBuf[0] == addr)                                    /* 从机地址判断 */ 
        {                                                                   
            if(GucRcvBuf[1] == 0x03)                                /* 功能码判断 */
            {
                start = GucRcvBuf[3];                               /* 寄存器起始地址，此处为取数组的起始地址 */
                len = GucRcvBuf[5];                                 /* 取数据个数 */ 
                Index = 3;                                          /* 数组下标 */
										
                SendBuf[0] = addr;                                  /* 从机回应：从机地址 */ 
                SendBuf[1] = 0x03;                                  /* 从机回应：功能码 */
                SendBuf[2] = GucRcvBuf[5] * 2;                      /* 从机回应：数据区字节数 */
										
                for(cnt = 0; cnt < len; cnt++)                      /* 数据区 */
                {                                                   /* for循环中通过cnt变量的迭代控制数据长度 */            
                    SendBuf[Index] = AD[start + cnt] >> 8;          /* start变量控制数据起始位 */
                    SendBuf[Index + 1] = AD[start + cnt] & 0xff;
                    Index += 2;                                     /* 数组下标更新 */
                }
                    
                CRC16 = crc16HiLo(SendBuf, 3 + SendBuf[2]);         /* 生成 CRC 校验码 */
                SendBuf[Index] = CRC16 >> 8;
                SendBuf[Index + 1] = CRC16 & 0xff;
            }
        }
        uart0SendStr (SendBuf, 5 + SendBuf[2]);                     /* 向串口发送数据 */		
    }
    }
}