В процессе разработки различной РЭА для нужд промышленного комплекса встречаются задачи реализации протокола ModBus RTU на МК. В сети есть готовые библиотеки под системы реального времени. Но часто заказчик выбирает МК в минимальной комплектации, куда не особо и поставишь систему реального времени.
Статья будет полезна как начинающим так и тем кто в теме.
И так… Есть stm32f103ret6 (реализовать можно и на другом кристалле), среда разработки STM32CubeIDE 1.12.0.
Задача: реализовать slave устройство, скорость 9600, протокол modbus rtu.
Описание протокола обмена довольно хорошо описано в сети, информация предоставлена довольно подробно.
Для реализации на МК будем использовать USART1, TIM6, вывод контроллера PA8 для управления примем/передача для физического драйвера RS-485.
Тактирование — внешний кварцевый резонатор на 8 МГц.
1. Создаем проект в STM32CubeIDE, выбрав соответствующий контроллер. Информация есть в сети. Заострять на этом внимание не буду.
2. Настройка проекта.
Запускам файл *.ioc из Project Explorer. Открываем вкладку Project Manager=>Code Generator. Ставим галочку Generate peripheral initialization as a pair of ‘.c/ .h’ files per peripheral. (Для периферии будут созданы отдельные файлы в проекте)
3. Настройка тактирования.
Открываем вкладку Pinaut&Configuration => System Core =>RCC и включаем High Speed Clock.
Открываем вкладку Clock Configuration и настраиваем систему тактирования как на рисунке.
3. Настройка USART.
Открываем вкладку Pinaut&Configuration => Connectivity =>USART1. Во вкладку настраиваем параметры модуля и включаем глобальное прерывания.
4. Настройка TIM6. Прерывания раз в 500 мкс.
Открываем вкладку Pinaut&Configuration => Timers =>TIM6. Во вкладку настраиваем параметры модуля и включаем глобальное прерывания.
5. Настройка вывода re_de.
На поле Pinout Viev кликаем PA8 и выбираем соответствующую функцию порта ввода/вывода
Открываем вкладку Pinaut&Configuration => System Core =>GPIO и делаем настройку порта.
6. Генерация проекта.
На панели задач кликаем кнопку Device Configuration Tool Code Generation.
7. Создание файлов проекта.
В вкладке Project Explorer =>Core во вкладках Inc и Srs создаем файлы cpu_init.* и mod_bus_rtu_1.*
В файле cpu_init — дополнительная настройка процессора
В файле mod_bus_rtu_1 — реализация протокола.
Открываем файл main.c и добавляем созданные файлы проекта.
8. Наполняем файлы.
cpu_init.h
/* * cpu_init.h * * Created on: Jun 5, 2025 * */ #ifndef INC_CPU_INIT_H_ #define INC_CPU_INIT_H_ //================================================================================================ //Прототипы фунций void init_cpu(void); //Инициализация процессора //================================================================================================ #endif /* INC_CPU_INIT_H_ */cpu_init.с
#include "main.h" #include "cpu_init.h" //========================================================================================================================== //Инициализация процессора void init_cpu(void) { //отключение портов отладки (для фунционированипе перефирии) AFIO -> MAPR |= AFIO_MAPR_SWJ_CFG_1; RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_AFIOEN; } //========================================================================================================================== mod_bus_rtu_1.h
/* * mod_bus_rtu_1.h * * Created on: 1 апр. 2025 г. * */ #ifndef INC_MOD_BUS_RTU_1_H_ #define INC_MOD_BUS_RTU_1_H_ #include "main.h" //========================================================================================================================== #define _modbus_1_rx_485 HAL_GPIO_WritePin(rs485_re_de_GPIO_Port, rs485_re_de_Pin, GPIO_PIN_RESET); //прием 485 #define _modbus_1_tx_485 HAL_GPIO_WritePin(rs485_re_de_GPIO_Port, rs485_re_de_Pin, GPIO_PIN_SET); //передача 485 #define modbus_1_rx_buff_lens 256 #define modbus_1_tx_buff_lens 256 #define modbus_1_func_03_min_adr 1 #define modbus_1_func_03_max_adr 200 #define modbus_1_func_06_min_adr 100 #define modbus_1_func_06_max_adr 200 #define modbus_1_func_10_min_adr 100 #define modbus_1_func_10_max_adr 200 #define modbus_adr 1 #define lens_tx_buff 1000 #define lens_rx_buff 1000 //======================================================================================================== //======================================================================================================== //Коды ошибок modbus rtu #defineillegal_function0x01 //Недопустимый номер функции #defineillegal_data_address0x02 //Недопустимый адресс регистра #define illegar_data0x03 //Некоректные данные #definefaile_device0x04 //Неустанавливаемая ошибка #defineacknowledge0x05 //Данные не готовы #define busy_device0x06 //Система занята #define nak_func0x07 //Устройство не может выполнить функцию //======================================================================================================== //========================================================================================================================== //======================================================================================================== #pragma pack(push,1) typedef struct { volatile uint32_t timer; volatile uint16_t count_tx; //переменная счета посылки отправки volatile uint16_t lens_tx; //дли посылки отправки volatile uint8_t status_tx; //флаг статуса, 0- нет отпрауи, 1- идет отправка volatile uint16_t count_rx; //счетсик счета посылки приема volatile uint8_t status_read; //0- посылка не пришла, 1- посылка пришла uint8_t buff_tx[lens_tx_buff]; //буфер приема uint8_t buff_rx[lens_rx_buff]; //буфер отправки } glob_modbus_1; extern glob_modbus_1 modbus_1; #pragma pack(pop) //======================================================================================================== //======================================================================================================== //Holding регистры. typedef struct { volatile uint16_t holding[256]; //Холдинг регистры для работы volatile uint8_t holding_status[256]; //Status_registr } glob_modbus_1_reg; extern glob_modbus_1_reg modbus_1_reg; //======================================================================================================== //========================================================================================================================== uint16_t crc_16(uint8_t *data, uint16_t data_len); //Фунция расчета CRC16 A001h меняьб местами при посылке не надо void timer_mod_bus_1_rtu_isr(void); //Обработка прерывания по таймеру void usart_mod_bus_1_rtu_isr(void); //Прерывания по приему данных void rx_mod_bus_1_rtu(void); //Обработка принятого пакета void tx_mod_bus_1_rtu(); //Отправка пакета из буфера передачи void modbus_1_send_error(unsigned char adr, unsigned char function, unsigned char code_error); //Выдача ошибки мастеру: адресс, функция, код ошибки void modbus_1_func_03(void); //Фунция 03 обработка void modbus_1_func_06(void); //Функция 06 обработка void modbus_1_func_10(void); //Функция 10 обработка //========================================================================================================================== #endif /* INC_MOD_BUS_RTU_1_H_ */mod_bus_rtu_1.c
#include "mod_bus_rtu_1.h" #include "stm32f1xx_hal.h" //====================================================================================================================== glob_modbus_1 modbus_1={0,0,0,0,0}; glob_modbus_1_reg modbus_1_reg; //====================================================================================================================== //========================================================================================== //Обработка прерывания по таймеру void timer_mod_bus_1_rtu_isr(void) { if (modbus_1.timer > 0) modbus_1.timer--; if (modbus_1.timer == 1) { modbus_1.status_read = 1; } } //========================================================================================== //========================================================================================== //Прерывания по приему данных void usart_mod_bus_1_rtu_isr(void) { unsigned int StatusReg, temp_status; uint8_t temp; StatusReg = USART1->SR; USART3->SR = 0; //---------------------------------------------------------------------- // есть данные if ((StatusReg & USART_SR_RXNE)&& ~modbus_1.lens_tx) { /* read interrupt */ USART1->SR &= ~USART_SR_RXNE; modbus_1.buff_rx[modbus_1.count_rx] = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- //обработка ошибок //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_PE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_FE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_NE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_ORE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- // пердача закончена if ((StatusReg & USART_SR_TC)) { USART1->SR &= ~USART_SR_TC; USART1->CR1 &= ~USART_CR1_TCIE; //выключить конец передачи _modbus_1_rx_485; // режим приема USART1->CR1 |= USART_CR1_RE; modbus_1.count_tx = 0; modbus_1.status_tx = 0; USART1->CR1 |= USART_CR1_RXNEIE; //Разрешение приема } //---------------------------------------------------------------------- // передающий буфер пуст if ((StatusReg & USART_SR_TXE) && modbus_1.lens_tx) { //есть еще данные USART1->DR = modbus_1.buff_tx[modbus_1.count_tx]; modbus_1.count_tx ++; if (modbus_1.count_tx >= modbus_1.lens_tx) {//все передано, ждем конца передачи modbus_1.lens_tx = 0; USART1->CR1 &= ~USART_SR_TXE; /* disable TX IRQ if nothing to send */ USART1->CR1 |= USART_CR1_TCIE; //включить конец передачи } }//USART_SR_TXE } //========================================================================================== //========================================================================================== //Отправка пакета из буфера передачи void tx_mod_bus_1_rtu() { uint8_t temp; modbus_1.count_tx = 0; if (!(USART1->SR & USART_SR_RXNE)) { /* если USART_SR_IDLE == 1 линия свободна */ USART1->CR1 &= ~USART_CR1_RE; _modbus_1_tx_485; USART1->CR1 |= USART_SR_TXE; /* enable TX interrupt */ } else { temp = USART1->DR; modbus_1.lens_tx = 0; } } //========================================================================================== //============================================================================== //Выдача ошибки мастеру: адресс, функция, код ошибки void modbus_1_send_error(unsigned char adr, unsigned char function, unsigned char code_error) { volatile unsigned int crc; modbus_1.buff_tx[0]=adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1]=function|0x80; //Возварт кода функции modbus_1.buff_tx[2]=code_error; //Код ошибки crc=crc_16(modbus_1.buff_tx,3); //Расчет CRC modbus_1.buff_tx[3]=(crc>>8); //Младший байт modbus_1.buff_tx[4]=crc; //Старший байт modbus_1.lens_tx = 5; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(modbus_1.lens_tx); } //============================================================================== //========================================================================================== //Обработка принятого пакета void rx_mod_bus_1_rtu(void) { if (modbus_1.status_read == 1) { volatile uint16_t crc16; volatile uint8_t func_status, func_read; //Если посылка маленькой длины if (modbus_1.count_rx <5) {goto end;} //Проверка сетевого адресса if (modbus_adr != modbus_1.buff_rx[0]) {goto end;} //Рассчет контрольной суммы crc16=crc_16(modbus_1.buff_rx,(modbus_1.count_rx-2)); //Сравнение контролльной суммы if (crc16!=((modbus_1.buff_rx[modbus_1.count_rx-2]<<8)|(modbus_1.buff_rx[modbus_1.count_rx-1]))) {goto end; } //Чтение фунции func_read=modbus_1.buff_rx[1]; ////Проверка допустимости кода функции if ((func_read==0x03)||(func_read==0x06)||(func_read==0x10)||(func_read==0x04)) { func_status=1; } else { func_status=0; } //Формирования ответа при ошибки фунции if (func_status==0) { modbus_1_send_error(modbus_adr, func_read, illegal_function); goto end; } if (func_read == 0x03) { modbus_1_func_03(); } if (func_read == 0x06) { modbus_1_func_06(); } if (func_read == 0x10) { modbus_1_func_10(); } end: modbus_1.status_read=0; modbus_1.count_rx=0; } } //========================================================================================== //========================================================================================== //Фунция 03 обработка void modbus_1_func_03(void) { volatile uint8_t bus_adr; volatile uint16_t start_reg_adr; //Стартовый адресс регистра для чтения volatile uint16_t number_reg; //Число прочитанных регистров volatile uint16_t temp; volatile unsigned char count=3; //Счетчик регистров в послыке volatile unsigned char len_mess=5; //Длина посылки volatile unsigned int crc; bus_adr = modbus_adr; //Адресс устройства start_reg_adr=(modbus_1.buff_rx[2]<<8)|modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса number_reg=(modbus_1.buff_rx[4]<<8)|modbus_1.buff_rx[5]; //Число регистров //Проверка на выход за диапазон допустимого чтения регистров if ((start_reg_adr < modbus_1_func_03_min_adr)||(start_reg_adr > (modbus_1_func_03_max_adr + number_reg))) { modbus_1_send_error(bus_adr, 0x03, illegal_data_address); goto end; } //готовим посылку к передачи modbus_1.buff_tx[0] = bus_adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1] = 0x03; //Функция modbus_1.buff_tx[2] = (number_reg*2); //Количество байт в посылке младший //Чтение регистров temp = start_reg_adr; while (number_reg--) { modbus_1.buff_tx[count] = (modbus_1_reg.holding[temp]>>8); count++; len_mess++; modbus_1.buff_tx[count] = ((modbus_1_reg.holding[temp])); count++; len_mess++; temp++; } //Расчет CRC crc = crc_16(modbus_1.buff_tx , count); modbus_1.buff_tx[count] = (crc>>8); count++;//Младший байт modbus_1.buff_tx[count] = crc; //Старший байт //Передача данных modbus_1.lens_tx = len_mess; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(); end: return; } //========================================================================================== //========================================================================================== void modbus_1_func_06(void) { volatile uint8_t bus_adr; volatile uint16_t start_reg_adr; //Стартовый адресс регистра для чтения volatile uint16_t data; //Записываемая дата volatile unsigned char count=6; //Счетчик регистров в послыке volatile unsigned char len_mess=8; //Длина посылки volatile unsigned int crc; bus_adr = modbus_adr; //Адресс устройства start_reg_adr = (modbus_1.buff_rx[2]<<8) | modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса data = (modbus_1.buff_rx[4]<<8) | modbus_1.buff_rx[5]; //Записываемая дата //Проверка на выход за диапазон допустимого чтения регистров if ((start_reg_adr < modbus_1_func_06_min_adr)||(start_reg_adr > modbus_1_func_06_max_adr)) { modbus_1_send_error(bus_adr, 0x03, illegal_data_address); goto end; } // modbus_1_reg.holding[start_reg_adr] = data; modbus_1_reg.holding_status[start_reg_adr] = 1; //Отправка команды modbus_1.buff_tx[0] = bus_adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1] = 0x06; //Функция modbus_1.buff_tx[2] = (start_reg_adr)>>8; //адресс modbus_1.buff_tx[3] = (start_reg_adr); //ажресс modbus_1.buff_tx[4] = (data)>>8; //данные modbus_1.buff_tx[5] = (data); //Данные //Расчет CRC crc = crc_16(modbus_1.buff_tx,count); modbus_1.buff_tx[count]=(crc>>8); //Младший байт modbus_1.buff_tx[++count]=crc; //Старший байт //Передача данных //Передача данных modbus_1.lens_tx = len_mess; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(modbus_1.lens_tx); end: return; } //========================================================================================== //========================================================================================== void modbus_1_func_10(void) { volatile uint8_t bus_adr; volatile uint16_t start_reg_adr; //Стартовый адресс регистра для чтения volatile uint16_t number_reg; //Число прочитанных регистров volatile unsigned char count = 6; //Счетчик регистров в послыке volatile unsigned char len_mess = 8; //Длина посылки volatile unsigned int crc; volatile uint16_t adr_data_buff; volatile uint16_t count_reg = 0; //Счетчик записанных регистров adr_data_buff = 7; // C восьмого байта начинаются данные // bus_adr = eeprom.modbus_adr; //Адресс устройства bus_adr = modbus_adr; //Адресс устройства start_reg_adr=(modbus_1.buff_rx[2]<<8)|modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса number_reg=(modbus_1.buff_rx[4]<<8)|modbus_1.buff_rx[5]; //Число регистров //Проверка на выход за диапазон допустимого чтения регистров if ((start_reg_adr < modbus_1_func_10_min_adr)||(start_reg_adr > (modbus_1_func_10_max_adr + number_reg))) { modbus_1_send_error(bus_adr, 0x03, illegal_data_address); goto end; } while (number_reg--) { modbus_1_reg.holding[start_reg_adr]=(modbus_1.buff_rx[adr_data_buff]<<8); adr_data_buff++; modbus_1_reg.holding[start_reg_adr]+=modbus_1.buff_rx[adr_data_buff]; adr_data_buff++; modbus_1_reg.holding_status[start_reg_adr] = 1; start_reg_adr++; count_reg++; } //Стартовый адресс start_reg_adr=(modbus_1.buff_rx[2]<<8)|modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса //Отправка команды modbus_1.buff_tx[0] = bus_adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1] = 0x10; //Функция modbus_1.buff_tx[2] = (start_reg_adr)>>8; //адресс modbus_1.buff_tx[3] = (start_reg_adr); //ажресс modbus_1.buff_tx[4] = (count_reg)>>8; //Число записанных регистров modbus_1.buff_tx[5] = (count_reg); //Число записанных регистров //Расчет CRC crc = crc_16(modbus_1.buff_tx,count); modbus_1.buff_tx[count] = (crc>>8); //Младший байт modbus_1.buff_tx[++count] = crc; //Старший байт //Передача данных //Передача данных modbus_1.lens_tx = len_mess; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(modbus_1.lens_tx); end: return; } //========================================================================================== //========================================================================================== //Фунция расчета CRC16 A001h меняьб местами при посылке не надо uint16_t crc_16(uint8_t *data, uint16_t data_len) { unsigned char uchCRCHi = 0xFF ;/* инициализация старшего байта CRC */ unsigned char uchCRCLo = 0xFF ;/* инициализация младшего байта CRC */ unsigned char index; //Индекс для организации цикла const unsigned char 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 } ; const char 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 } ; //Организация цикла для вычисления CRC while (data_len--)/* продвижение по буферу */ { index = uchCRCHi ^ *data++ ;/* вычисление CRC */ uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[index] ; uchCRCLo = auchCRCLo[index] ; } return ((uchCRCHi << 8) | uchCRCLo); } //========================================================================================== Прописываем функции в проекте
В main.c
-
Делаем задержку по включению по МК.
-
init_cpu(); — функция инициализации. В ней реализовано отключения отладчика, для функционировании периферии (Проблема с GPIO PB3,PB4 и PA15 на STM32 в STM32CubeIDE).
//отключение портов отладки (для фунционированипе перефирии)
AFIO -> MAPR |= AFIO_MAPR_SWJ_CFG_1;
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_AFIOEN; -
rx_mod_bus_1_rtu(); — функция разбора принятого пакета.
Usart.c
Вставляем дополнительной код инициализации USART1.
/* USER CODE BEGIN USART1_Init 2 */ USART1->CR1 |= USART_CR1_UE; //Включение модуля USART1 USART1->CR1 |= USART_CR1_TE; //Включение передатчика USART1->CR1 |= USART_CR1_RE; //Включение приемника //Разрешить прерывания NVIC_EnableIRQ (USART1_IRQn); //Прерывания USART1 // USART1->CR1 |= USART_CR1_TCIE; //Прерывание по завершении передачи USART1->CR1 |= USART_CR1_RXNEIE; //Прерывание по завершении приема USART1->CR3 |= USART_CR3_EIE; //Прерывания по возникновении ошибки /* USER CODE END USART1_Init 2 */
tim.c
Вставляем дополнительный код инициализации TIM6.
/* USER CODE BEGIN TIM6_Init 2 */ HAL_TIM_Base_Start_IT (&htim6); /* USER CODE END TIM6_Init 2 */
Файл stm32f1xx_it.c
Добавляем функцию обработки прерываний USART1:
void USART1_IRQHandler(void) { /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */ usart_mod_bus_1_rtu_isr(); /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */ HAL_UART_IRQHandler(&huart1); /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */ /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */Добавляем функцию обработки прерываний TIM6:
/** * @brief This function handles TIM6 global interrupt. */ void TIM6_IRQHandler(void) { /* USER CODE BEGIN TIM6_IRQn 0 */ timer_mod_bus_1_rtu_isr(); /* USER CODE END TIM6_IRQn 0 */ HAL_TIM_IRQHandler(&htim6); /* USER CODE BEGIN TIM6_IRQn 1 */ /* USER CODE END TIM6_IRQn 1 */ }
На этом все, можно компилировать и зашивать в МК. Для проверки и отладки устройства можно использовать бесплатную программу Owen OPC Server.
Теперь рассмотрим как все это работает.
Сформирован приемный и передающий буфер, счетчик количество принятых и сформированный к передачи данных, таймер на 5 мс (для скорости 9600 время завершения посылки приблизительно 3.5 мс):
//======================================================================================================== #pragma pack(push,1) typedef struct { volatile uint32_t timer; volatile uint16_t count_tx; //переменная счета посылки отправки volatile uint16_t lens_tx; //дли посылки отправки volatile uint8_t status_tx; //флаг статуса, 0- нет , 1- идет отправка volatile uint16_t count_rx; //счетсик счета посылки приема volatile uint8_t status_read; //0- посылка не пришла, 1- посылка пришла uint8_t buff_tx[lens_tx_buff]; //буфер приема uint8_t buff_rx[lens_rx_buff]; //буфер отправки } glob_modbus_1; extern glob_modbus_1 modbus_1; #pragma pack(pop) //========================================================================================================Также сформированы holding регистры. Для удобства status регистры, записывается в них 1 при записи в холдинг регистры — далее потом удобно разбирать при записи.
//======================================================================================================== //Holding регистры. typedef struct { volatile uint16_t holding[256]; //Холдинг регистры для работы volatile uint8_t holding_status[256]; //Status_registr } glob_modbus_1_reg; extern glob_modbus_1_reg modbus_1_reg; //========================================================================================================Управление портом re_de
#define _modbus_1_rx_485 HAL_GPIO_WritePin(rs485_re_de_GPIO_Port, rs485_re_de_Pin, GPIO_PIN_RESET); //прием 485 #define _modbus_1_tx_485 HAL_GPIO_WritePin(rs485_re_de_GPIO_Port, rs485_re_de_Pin, GPIO_PIN_SET); //передача 485Допустимые адреса регистров для функций 0х03, 0х06, 0х10. Сетевой адрес регистров.
#define modbus_1_func_03_min_adr 1 #define modbus_1_func_03_max_adr 200 #define modbus_1_func_06_min_adr 100 #define modbus_1_func_06_max_adr 200 #define modbus_1_func_10_min_adr 100 #define modbus_1_func_10_max_adr 200 #define modbus_adr 1Задекларированы коды ошибок
//======================================================================================================== //Коды ошибок modbus rtu #defineillegal_function0x01 //Недопустимый номер функции #defineillegal_data_address0x02 //Недопустимый адресс регистра #define illegar_data0x03 //Некоректные данные #definefaile_device0x04 //Неустанавливаемая ошибка #defineacknowledge0x05 //Данные не готовы #define busy_device0x06 //Система занята #define nak_func0x07 //Устройство не может выполнить функцию //========================================================================================================Функции
void timer_mod_bus_1_rtu_isr(void); //Обработка прерывания по таймеру void usart_mod_bus_1_rtu_isr(void); //Прерывания по приему данных void rx_mod_bus_1_rtu(void); //Обработка принятого пакета void tx_mod_bus_1_rtu(); //Отправка пакета из буфера передачи void modbus_1_send_error(unsigned char adr, unsigned char function, unsigned char code_error); //Выдача ошибки мастеру: адресс, функция, код ошибки void modbus_1_func_03(void); //Фунция 03 обработка void modbus_1_func_06(void); //Функция 06 обработка void modbus_1_func_10(void); //Функция 10 обработкаИ так, при приеме байта, возникает и обрабатывается прерывание и обрабатывается код функции, который кладет байт в буфер, устанавливает время таймера ожидания конца пакета. Производиться проверка кодов ошибок и сброс соответсвующих флагов.
/Прерывания по приему данных void usart_mod_bus_1_rtu_isr(void) { unsigned int StatusReg, temp_status; uint8_t temp; StatusReg = USART1->SR; USART3->SR = 0; //---------------------------------------------------------------------- // есть данные if ((StatusReg & USART_SR_RXNE)&& ~modbus_1.lens_tx) { /* read interrupt */ USART1->SR &= ~USART_SR_RXNE; modbus_1.buff_rx[modbus_1.count_rx] = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- //обработка ошибок //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_PE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_FE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_NE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //---------------------------------------------------------------------- if ((StatusReg & USART_SR_ORE)) { temp_status = USART1->SR; temp = USART1->DR; modbus_1.count_rx ++; modbus_1.timer = 11; //300 мкс*11 } //---------------------------------------------------------------------- //----------------------------------------------------------------------При этом работает таймер, который устанавливается при приеме байта. Таймер декрементирующий. При достижении счетчика 1 или 5 мс по времени, выдается modbus_1.status_read = 1; Означает посылка принята.
//========================================================================================== //Обработка прерывания по таймеру void timer_mod_bus_1_rtu_isr(void) { if (modbus_1.timer > 0) modbus_1.timer--; if (modbus_1.timer == 1) { modbus_1.status_read = 1; } } //==========================================================================================Посылка пришла, производим разбор. Проверяется адрес, длина пакета, crc, вызывается соответствующая функция. Если функция недоступна — отправляется код ошибки. Можно по аналогии добавить и другие функции.
//========================================================================================== //Обработка принятого пакета void rx_mod_bus_1_rtu(void) { if (modbus_1.status_read == 1) { volatile uint16_t crc16; volatile uint8_t func_status, func_read; //Если посылка маленькой длины if (modbus_1.count_rx <5) {goto end;} //Проверка сетевого адресса if (modbus_adr != modbus_1.buff_rx[0]) {goto end;} //Рассчет контрольной суммы crc16=crc_16(modbus_1.buff_rx,(modbus_1.count_rx-2)); //Сравнение контролльной суммы if (crc16!=((modbus_1.buff_rx[modbus_1.count_rx-2]<<8)|(modbus_1.buff_rx[modbus_1.count_rx-1]))) {goto end; } //Чтение фунции func_read=modbus_1.buff_rx[1]; ////Проверка допустимости кода функции if ((func_read==0x03)||(func_read==0x06)||(func_read==0x10)||(func_read==0x04)) { func_status=1; } else { func_status=0; } //Формирования ответа при ошибки фунции if (func_status==0) { modbus_1_send_error(modbus_adr, func_read, illegal_function); goto end; } if (func_read == 0x03) { modbus_1_func_03(); } if (func_read == 0x06) { modbus_1_func_06(); } if (func_read == 0x10) { modbus_1_func_10(); } end: modbus_1.status_read=0; modbus_1.count_rx=0; } } //==========================================================================================Обработка функции 0х03.
/========================================================================================== //Фунция 03 обработка void modbus_1_func_03(void) { volatile uint8_t bus_adr; volatile uint16_t start_reg_adr; //Стартовый адресс регистра для чтения volatile uint16_t number_reg; //Число прочитанных регистров volatile uint16_t temp; volatile unsigned char count=3; //Счетчик регистров в послыке volatile unsigned char len_mess=5; //Длина посылки volatile unsigned int crc; bus_adr = modbus_adr; //Адресс устройства start_reg_adr=(modbus_1.buff_rx[2]<<8)|modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса number_reg=(modbus_1.buff_rx[4]<<8)|modbus_1.buff_rx[5]; //Число регистров //Проверка на выход за диапазон допустимого чтения регистров if ((start_reg_adr < modbus_1_func_03_min_adr)||(start_reg_adr > (modbus_1_func_03_max_adr + number_reg))) { modbus_1_send_error(bus_adr, 0x03, illegal_data_address); goto end; } //готовим посылку к передачи modbus_1.buff_tx[0] = bus_adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1] = 0x03; //Функция modbus_1.buff_tx[2] = (number_reg*2); //Количество байт в посылке младший //Чтение регистров temp = start_reg_adr; while (number_reg--) { modbus_1.buff_tx[count] = (modbus_1_reg.holding[temp]>>8); count++; len_mess++; modbus_1.buff_tx[count] = ((modbus_1_reg.holding[temp])); count++; len_mess++; temp++; } //Расчет CRC crc = crc_16(modbus_1.buff_tx , count); modbus_1.buff_tx[count] = (crc>>8); count++;//Младший байт modbus_1.buff_tx[count] = crc; //Старший байт //Передача данных modbus_1.lens_tx = len_mess; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(); end: return; } //==========================================================================================Обработка функции 0х06.
//========================================================================================== void modbus_1_func_06(void) { volatile uint8_t bus_adr; volatile uint16_t start_reg_adr; //Стартовый адресс регистра для чтения volatile uint16_t data; //Записываемая дата volatile unsigned char count=6; //Счетчик регистров в послыке volatile unsigned char len_mess=8; //Длина посылки volatile unsigned int crc; bus_adr = modbus_adr; //Адресс устройства start_reg_adr = (modbus_1.buff_rx[2]<<8) | modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса data = (modbus_1.buff_rx[4]<<8) | modbus_1.buff_rx[5]; //Записываемая дата //Проверка на выход за диапазон допустимого чтения регистров if ((start_reg_adr < modbus_1_func_06_min_adr)||(start_reg_adr > modbus_1_func_06_max_adr)) { modbus_1_send_error(bus_adr, 0x03, illegal_data_address); goto end; } // modbus_1_reg.holding[start_reg_adr] = data; modbus_1_reg.holding_status[start_reg_adr] = 1; //Отправка команды modbus_1.buff_tx[0] = bus_adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1] = 0x06; //Функция modbus_1.buff_tx[2] = (start_reg_adr)>>8; //адресс modbus_1.buff_tx[3] = (start_reg_adr); //ажресс modbus_1.buff_tx[4] = (data)>>8; //данные modbus_1.buff_tx[5] = (data); //Данные //Расчет CRC crc = crc_16(modbus_1.buff_tx,count); modbus_1.buff_tx[count]=(crc>>8); //Младший байт modbus_1.buff_tx[++count]=crc; //Старший байт //Передача данных //Передача данных modbus_1.lens_tx = len_mess; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(modbus_1.lens_tx); end: return; } //==========================================================================================Обработка функции 0х10.
//========================================================================================== void modbus_1_func_10(void) { volatile uint8_t bus_adr; volatile uint16_t start_reg_adr; //Стартовый адресс регистра для чтения volatile uint16_t number_reg; //Число прочитанных регистров volatile unsigned char count = 6; //Счетчик регистров в послыке volatile unsigned char len_mess = 8; //Длина посылки volatile unsigned int crc; volatile uint16_t adr_data_buff; volatile uint16_t count_reg = 0; //Счетчик записанных регистров adr_data_buff = 7; // C восьмого байта начинаются данные // bus_adr = eeprom.modbus_adr; //Адресс устройства bus_adr = modbus_adr; //Адресс устройства start_reg_adr=(modbus_1.buff_rx[2]<<8)|modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса number_reg=(modbus_1.buff_rx[4]<<8)|modbus_1.buff_rx[5]; //Число регистров //Проверка на выход за диапазон допустимого чтения регистров if ((start_reg_adr < modbus_1_func_10_min_adr)||(start_reg_adr > (modbus_1_func_10_max_adr + number_reg))) { modbus_1_send_error(bus_adr, 0x03, illegal_data_address); goto end; } while (number_reg--) { modbus_1_reg.holding[start_reg_adr]=(modbus_1.buff_rx[adr_data_buff]<<8); adr_data_buff++; modbus_1_reg.holding[start_reg_adr]+=modbus_1.buff_rx[adr_data_buff]; adr_data_buff++; modbus_1_reg.holding_status[start_reg_adr] = 1; start_reg_adr++; count_reg++; } //Стартовый адресс start_reg_adr=(modbus_1.buff_rx[2]<<8)|modbus_1.buff_rx[3]; //Чтение стартового адресса //Отправка команды modbus_1.buff_tx[0] = bus_adr; //Адресс modbus_1.buff_tx[1] = 0x10; //Функция modbus_1.buff_tx[2] = (start_reg_adr)>>8; //адресс modbus_1.buff_tx[3] = (start_reg_adr); //ажресс modbus_1.buff_tx[4] = (count_reg)>>8; //Число записанных регистров modbus_1.buff_tx[5] = (count_reg); //Число записанных регистров //Расчет CRC crc = crc_16(modbus_1.buff_tx,count); modbus_1.buff_tx[count] = (crc>>8); //Младший байт modbus_1.buff_tx[++count] = crc; //Старший байт //Передача данных //Передача данных modbus_1.lens_tx = len_mess; modbus_1.count_tx = 0; tx_mod_bus_1_rtu(modbus_1.lens_tx); end: return; } //==========================================================================================Немного о передачи данных. Формируется посылка в modbus_1.buff_tx[count]. Определяется длина посылки modbus_1.lens_tx.
В функции передачи выключаем прерывание по приему, выключаем прием, линию re_de на передачу, включаем флаг прерывания по TXE
//========================================================================================== //Отправка пакета из буфера передачи void tx_mod_bus_1_rtu() { uint8_t temp; modbus_1.count_tx = 0; if (!(USART1->SR & USART_SR_RXNE)) { /* если USART_SR_IDLE == 1 линия свободна */ USART1->CR1 &= ~USART_CR1_RE; _modbus_1_tx_485; USART1->CR1 |= USART_SR_TXE; /* enable TX interrupt */ } else { temp = USART1->DR; modbus_1.lens_tx = 0; } } //==========================================================================================Далее прерывание обрабатывается в обработчике прерываний USART1
// пердача закончена if ((StatusReg & USART_SR_TC)) { USART1->SR &= ~USART_SR_TC; USART1->CR1 &= ~USART_CR1_TCIE; //выключить конец передачи _modbus_1_rx_485; // режим приема USART1->CR1 |= USART_CR1_RE; modbus_1.count_tx = 0; modbus_1.status_tx = 0; USART1->CR1 |= USART_CR1_RXNEIE; //Разрешение приема } //---------------------------------------------------------------------- // передающий буфер пуст if ((StatusReg & USART_SR_TXE) && modbus_1.lens_tx) { //есть еще данные USART1->DR = modbus_1.buff_tx[modbus_1.count_tx]; modbus_1.count_tx ++; if (modbus_1.count_tx >= modbus_1.lens_tx) {//все передано, ждем конца передачи modbus_1.lens_tx = 0; USART1->CR1 &= ~USART_SR_TXE; /* disable TX IRQ if nothing to send */ USART1->CR1 |= USART_CR1_TCIE; //включить конец передачи } }//USART_SR_TXEПо завершению прерываний включается прием.
Вот и все.
ссылка на оригинал статьи https://habr.com/ru/articles/918168/
Добавить комментарий