STM32-modbus rtu 之主机程序

一、STM32串口的发送与接收

考虑到modbus的使用场合大多为半双工而非全双工，所以，串口接收采用DMA+空闲中断，发送则直接发送。

 
#include "serial.h"
#include "string.h"
 
_serialbuf_st serialRXbuf_st;
_serialbuf_st serialTXbuf_st;
 
/*DMA接收数据缓存*/
u8 g_uart1DmaRXBuf[UART_DMARX_SIZE];
    
/*
说明：3个串口直接发送函数
编写：林
*/
void myUSART_Sendbyte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data)
{
    while((USARTx->SR&0X40)==0); 
    USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);
}
void myUSART_Sendstr(USART_TypeDef* USARTx, const char  *s)
{
    while(*s != '\0')
    {      
        myUSART_Sendbyte( USARTx, *s) ;
        s++;
    }
}
void myUSART_Sendarr(USART_TypeDef* USARTx, u8 a[] ,uint8_t len)
{
    uint8_t i=0;
    while(i <  len )
    {      
        myUSART_Sendbyte( USARTx, a[i]) ;
        i++;
    }
}
 
/*
说明：
  串口1初始化
  串口1使用DMA 接收 
编写：林
*/
void Usart1_init(u32 baud)
{    
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef  USART_InitStructure;
    DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
 
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1, ENABLE);  
 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 ;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
 
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
 
    USART_InitStructure.USART_BaudRate =baud;//一秒发送BaudRate个bit
    USART_InitStructure.USART_WordLength =USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl =USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure); 
 
    DMA_DeInit(DMA1_Channel5);  
 
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr = (u32)(&(USART1->DR));  
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr = (u32)g_uart1DmaRXBuf;  
    DMA_InitStructure.DMA_DIR = DMA_DIR_PeripheralSRC;  
    DMA_InitStructure.DMA_BufferSize =  UART_DMARX_SIZE;  
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc = DMA_PeripheralInc_Disable;  
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc = DMA_MemoryInc_Enable;   
    DMA_InitStructure.DMA_PeripheralDataSize = DMA_PeripheralDataSize_Byte;  
    DMA_InitStructure.DMA_MemoryDataSize = DMA_MemoryDataSize_Byte;  
    DMA_InitStructure.DMA_Mode = DMA_Mode_Normal;  
    DMA_InitStructure.DMA_Priority = DMA_Priority_VeryHigh;  
 
    DMA_InitStructure.DMA_M2M = DMA_M2M_Disable;  
    DMA_Init(DMA1_Channel5,&DMA_InitStructure);  
 
    USART_ITConfig(USART1,USART_IT_TC,DISABLE);  
    USART_ITConfig(USART1,USART_IT_RXNE,DISABLE);  
    USART_ITConfig(USART1,USART_IT_IDLE,ENABLE); 
         
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;               //   
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;       //    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;              //    
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                 //     
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);     
                                            
    USART_DMACmd(USART1,USART_DMAReq_Rx,ENABLE);  
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);     
    DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE);  
 
    memset(   & serialRXbuf_st ,0, sizeof (   serialRXbuf_st ) ) ;
}
 

//等待发送完成
void WaitForTransmitComplete(USART_TypeDef* USARTx)
{
    while((USARTx->SR&0X40)==0){}; 
}
 
/*
说明：串口中断，DMA与空闲中断处理，用于串口接收
编写：林
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{ 
    _serialbuf_st *p= &serialRXbuf_st;
    __IO u8 temp = 0;
    u8 i=0;
 
    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_IDLE) != RESET)
    {
        temp = USART1->SR;
        temp = USART1->DR; 
        DMA_Cmd(DMA1_Channel5,DISABLE);
        temp = UART_DMARX_SIZE - ((uint16_t)(DMA1_Channel5->CNDTR));
        
        for (i = 0;i < temp;i++)
        {
              p->buf[i] =g_uart1DmaRXBuf[i];
        }
        p->len = temp ;
        
        DMA_SetCurrDataCounter(DMA1_Channel5,UART_DMARX_SIZE);
        DMA_Cmd(DMA1_Channel5,ENABLE);
    } 
    __nop(); 
}

/*serial.h*/
 
#ifndef __SERIALx_H
#define __SERIALx_H    
 
#include "stm32f10x.h"
/*DMA接收数据缓存大小*/
#define UART_DMARX_SIZE 0xff
 
typedef struct  
{
    u8 buf[UART_DMARX_SIZE];
    __IO u8 len;
} _serialbuf_st ;  //串口数据结构
 
typedef struct  
{
    u8 addr;//从机地址
    u8 start;//寄存器起始
    u8 len;  //接收到或待发送的寄存器数
    u16 buf[UART_DMARX_SIZE/2];//寄存器数据
} _mbdata_st; //用户数据
 
extern _serialbuf_st serialRXbuf_st;
extern _serialbuf_st serialTXbuf_st;
 
void Usart1_init(u32 baud) ;
void WaitForTransmitComplete(USART_TypeDef* USARTx) ;
void myUSART_Sendbyte(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data) ;
void myUSART_Sendstr(USART_TypeDef* USARTx, const char  *s) ;
void myUSART_Sendarr(USART_TypeDef* USARTx, u8 a[] ,uint8_t len);
 
#endif

二、实现读保持寄存器功能：F=0x03

首先实现发送函数

/*
说明：
    接收“读保持寄存器”的结果
    命令0X03
返回：
    res_OK 正确
    res_ERR1 其他错误
    res_ERR2 地址不符
    res_ERR3 无反馈
*/
u8 mb_recv_readHoldingReg( _mbdata_st *mbp)
{ 
    u8 i;
    if( serialRXbuf_st.len == 0 ) return res_ERR3;
 
    serialRXbuf_st.len=0;
    if( mbp->addr == serialRXbuf_st.buf[0] )
    {
         if( 0x03 == serialRXbuf_st.buf[1] )
         { 
             for(i=0;i<serialRXbuf_st.buf[2]/2;i++)
             {
                    mbp->buf[mbp->start +i]= (u16)(serialRXbuf_st.buf[i*2+3]>>8) + serialRXbuf_st.buf[i*2+4];
             }
             mbp->len =  serialRXbuf_st.buf [2]/2;//寄存器数
             return res_OK;
         }
         else
         {
             return res_ERR1;
         }
    }
    return res_ERR2; 
}

三、实现写保持寄存器功能：F=0X10

发送与接收代码如下

 
/*
发送"写保持寄存器"，命令0X10
*/
void mb_sent_writeHoldingReg( const _mbdata_st  mbp)
{ 
    u8 i=0;
    u16 temp;
    u8 len = mbp.len; 
    if(len>0x7d)len=0x7d;
    serialTXbuf_st.buf[0] = mbp.addr;
    serialTXbuf_st.buf[1] = 0x10;
    serialTXbuf_st.buf[2] = mbp.start>>8;
    serialTXbuf_st.buf[3] = mbp.start;
    serialTXbuf_st.buf[4] = 0;
    serialTXbuf_st.buf[5] =  len;
    serialTXbuf_st.buf[6] =  len*2;
    for(;i<mbp.len;i++)
    {
      serialTXbuf_st.buf[i*2+7] = mbp.buf[i]>>8;
      serialTXbuf_st.buf[i*2+8] = mbp.buf[i];
    }   
    temp=usMBCRC16(  serialTXbuf_st.buf,   len*2+7 );
    serialTXbuf_st.buf[ len*2+7] = temp;    //低
    serialTXbuf_st.buf[ len*2+8] = temp>>8;
 
    myUSART_Sendarr(  USART1,   serialTXbuf_st.buf ,   len*2+9) ;
    WaitForTransmitComplete(USART1) ; //发送完成
 }
/*
说明：
    接收“写保持寄存器”的从机反馈
返回：
    res_OK 正确
    res_ERR1 校验错误
    res_ERR2 返回格式错误
    res_ERR3 无反馈
*/
u8 mb_recv_writeHoldingReg( _mbdata_st  *mbp )
{
    u8 i=0;
    if( serialRXbuf_st.len == 0 ) return res_ERR3;
    serialRXbuf_st.len=0;
 
    for(i=0;i<6;i++)
    {
        if ( serialTXbuf_st.buf[i] != serialRXbuf_st.buf[i] ) return res_ERR2;
    }
    if( serialRXbuf_st.buf[6] + (u16)(serialRXbuf_st.buf[7]<<8) != usMBCRC16(  serialRXbuf_st.buf,  6 )) return res_ERR1;
    return res_OK;
}

四、程序调用

为了方便，将上面函数统一起来

u8 gmod = 0 ;//测试用，gmod=0，测试写保持寄存器功能，gmod=1读保持寄存器功能。
_mbdata_st HoldingReg_st = {1,0,5,{1,2,3,4,5,6,7,8,9}};
u8 gsync = 1 ;
 
void mb_setMODRXorTX(bool RxorTx)
{
    //此处需修改硬件，用于使用外部器件（比如485器件）的接收或发送。
}
 
//统一发送
void smb_sentHoldingReg(const _mbdata_st  mbp   )
{    mb_setMODRXorTX(1);//改为发送模式
     if( gmod == 1 )
         mb_sent_writeHoldingReg( HoldingReg_st);
     else 
         mb_sent_readHoldingReg( HoldingReg_st );
     mb_setMODRXorTX(0);//改为接收模式
     gsync=1;
}
//统一接收
 u8 smb_recvHoldingReg( _mbdata_st  *mbp   )
{
    u8 rel=0xff;
    if( 1 == gsync)//发送完成
    {
         gsync=0;
         while( serialRXbuf_st.len == 0 ) 
         {
            if(TIM3->CNT >4900)  break ;//从机无响应
         };//接收完成
         
         if( gmod == 1)
         {
            rel=mb_recv_writeHoldingReg( &HoldingReg_st ) ;
         }else 
         {
            rel=mb_recv_readHoldingReg(   &HoldingReg_st ) ;
         }
    }  
    return rel ;
}

在定时器服务里调用发送函数

void TIM3_IRQHandler(void)   //TIM3中断
{
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源 
    {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update  );  //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源 
        {
             if(gmod == 1) HoldingReg_st.buf [1]++ ;   //累增某个保持寄存器，用于测试观察
             smb_sentHoldingReg( HoldingReg_st ) ;
        }
    }
}

在主循环里调用接收函数

    while(1)
    {
          rel = smb_recvHoldingReg( &HoldingReg_st ) ;
          if( res_OK == rel && HoldingReg_st.buf[0] == 1 ) LED0=!LED0; //观察结果
    }

五、验证

程序烧录到STM32,，串口连接电脑，使用PC端从机软件 Modbus Slave 观察

F=0X03

F=0X10,(虽然显示03)

这个从机软件不能显示F=0X10也就是16，但功能是可以使用的。

不过这毕竟令人心里不爽，所以我使用nmodbus类库编写了C#上位机软件进行验证，如下图所示，可见F=16也就是0X10

https://blog.csdn.net/wangzibigan/article/details/77722939