• STM32 在串口通信时运用MODBUS协议


      最近一个项目用到了MODBUS协议,就学习了一下,这里做一下记录以免后续忘记。

      要用到MODBUS肯定要先知道是MOBUS协议,这里呢我们就又要先理解协议的含义了。

      所谓的协议是什么?就是互相之间的约定嘛,如果不让别人知道那就是暗号。现在就来定义一个新的最简单协议。

      例如:  协议:  “A”--“LED灭”  “B”--“报警”  “C”--“LED亮” 。

      单片机接收到“A”控制一个LED灭,单片机接收到“B”控制报警,单片机接收到“A”控制一个LED亮。那么当收到对应的信息就执行相应的动作,这就是协议。

      MODBUS 一包数据主要组成有 :   设备地址 功能码  数据长度  数据  CRC 

      先来简单分析一条MODBUS-RTU报文,例如:

      这个包数据的意思是往设备地址为 0x01 的设备中,执行 0x1f 代号的功能 ,这里假设 0x1f 代号功能码代表的是保存数据再Flash,那这包数据的意思就是,控制 0x01 设备,执行 0x1f 代号功能保存后面4位数据到 MCU 的 Flash 中,其中数据长度是指后面数据字节数的大小,最后两个 CRC 校验是除了最后两位 CRC 前面所有数据经过CRC运算出来的校验码,用来保证数据的准确性。

      协议大概就是这么些内容,因为只是简单的应用,就没有深入去研究了,知道这些运用到STM32上已经够了,下面的是CRC校验的代码(重点):

    /***
     函数名:uint16_t Crc(uint8_t Rxbuff[],uint8_t Rx_len)
     说  明:Modbus协议CRC校验
     传入值:Rxbuff[] 串口接收的数据,len串口接收的数据长度
     传出值:返回两个字节的CRC校验码,高位在前,低位在后
    **/
    uint16_t Crc(uint8_t Rxbuff[],uint8_t Rx_len)
    {
        uint8_t len = Rx_len - 2;
        uint16_t crc_result = 0xffff;
        int crc_num =0;
        int xor_flag=0;
        for(int i=0;i<len;i++)
        {
            crc_result ^= Rxbuff[i];
            crc_num = (crc_result&0x0001);
            for(int m=0;m<8;m++)
            {
                if(crc_num==1)
                    xor_flag = 1;
                else
                    xor_flag = 0;
                crc_result >>= 1;
                if(xor_flag)
                    crc_result ^= 0xa001;
                crc_num = (crc_result & 0x0001);
            }
        }
        return crc_result;
    }

      下面的是MODBUS运用的举例代码,这里我对MODBUS协议做了些修改,在 “功能码 ” 跟 “数据长度 ” 间多加了个 “读写标志位”,实际项目时可以根据自己项目需求做一下修改也无可厚非:

    /***
     函数名:void modbus(uint8_t Rxbuff[],uint8_t len)
     说  明:Modbus协议处理
     传入值:Rxbuff[] 串口接收的数据,len串口接收的数据长度
     传出值:无
    **/
    void modbus(uint8_t Rxbuff[],uint8_t len)
    {
        uint8_t Read_Robot [1]={0};
        uint8_t Robot_add=0x01;
        uint8_t Robot = Get_Robot_Num();  //获取预先保存好的设备地址
        uint16_t crc=Crc(Rxbuff,len);
        uint16_t Rx_crc = Rxbuff[len-2]<<8 | Rxbuff[len-1];
        if((Robot==Rxbuff[0] ||Rxbuff[0] ==0xff) && Rx_crc==crc) //判断设备地址是否正确,预留在不知道地址的时候,使用虚拟地址0xff,防止忘记设备地址后,用虚拟地址可以修改
        {
            switch(Rxbuff[1])
            {
                case 0x01: //操作ID
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,ID_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,ID_Flash_Add);
                    break;
                case 0x02: //操作名称
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Name_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Name_Flash_Add);
                    break;
                case 0x03: //操作环节
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Link_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Link_Flash_Add);
                    break;
                case 0x04: //操作型号
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Model_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Model_Flash_Add);
                break;
                case 0x05: //操作品牌
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Brand_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Brand_Flash_Add);                
                break;
                case 0x06: //操作行数
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Linage_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Linage_Flash_Add);    
                    break;
                case 0x07: //操作幅宽
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Wite_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Wite_Flash_Add);    
                    break;
                case 0x08: //操作高度
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Hight_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Hight_Flash_Add);                    
                    break;
                case 0x09: //操作马力
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Soup_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Soup_Flash_Add);                    
                    break;
                case 0x0a: //操作合作社ID
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                            Read(MCU_Rx_buff,Artel_Flash_Add);
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                             Write(Rxbuff,len,Artel_Flash_Add);                    
                    break;
                case 0x21: //修改波特率
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                    {
                            Get_Boud_num();
                    }
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                    {
                          Boud_Set(Rxbuff);
                            HAL_UART_Transmit(&huart1,Rxbuff,len,0x1000);                    
                    }
                    break;
                case 0x22: //操作设备地址
                    if(Rxbuff[2]==0x00) //
                    {
                            Read_Robot[0] = Get_Robot_Num();
                          HAL_UART_Transmit(&huart1,Read_Robot,1,0x1000);
                    }
                    else if(Rxbuff[2]==0x01) //
                    {
                        Robot_add=Rxbuff[5]; 
                        Robot_Num_Init(Robot_add);
                        HAL_UART_Transmit(&huart1,Rxbuff,len,0x1000);
                    }                    
                    break;
            }
        }
    }

      最后直接在串口接收处理函数里调用MODBUS函数即可,代码如下:

    /***
     函数名:void Usart_RX(void)
     说  明:接收数据处理
     传入值:无
     传出值:无
    **/
    void Usart_RX(void)
    {
        if(Rx_End_flag==1)        
      {       
          modbus(Rx_buffer,Rx_len);    //调用MODBUS协议处理函数                
          memset(Rx_buffer,0,sizeof(Rx_buffer)); //清空数组
          Rx_len=0;
          Rx_End_flag=0;//清除接收结束标志位
       }
        HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Rx_buffer,BUFFER_SIZE);
    }

      只要经过这些步骤,就可以在STM32上简单运用 MODBUS 协议了,其实 MODBUS 协议说难不难,它就跟我们平时自己定义的串口通信协议类似,有数据头、数据内容、数据尾,只不过更加科学规范罢了。

      参考链接:https://wenku.baidu.com/view/9cdb001533687e21af45a9e2.html

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