stm32基於Mobus協議的485通信

本文轉載自查看原文 2019-05-13 11:29 515 MCU之stm32f1

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#include "USART2.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"

u32 RS485_Baudrate=9600;//通訊波特率
u8 RS485_Parity=0;//0無校驗；1奇校驗；2偶校驗
u8 RS485_Addr=02;//從機地址
u16 RS485_Frame_Distance=4;//數據幀最小間隔（ms),超過此時間則認為是下一幀

u8 RS485_RX_BUFF[2048];//接收緩沖區2048字節
u16 RS485_RX_CNT=0;//接收計數器
u8 RS485_FrameFlag=0;//幀結束標記
u8 RS485_TX_BUFF[2048];//發送緩沖區
u16 RS485_TX_CNT=0;//發送計數器

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//Modbus寄存器和單片機寄存器的映射關系
vu32 *Modbus_InputIO[100];//輸入開關量寄存器指針(這里使用的是位帶操作)
vu32 *Modbus_OutputIO[100];//輸出開關量寄存器指針(這里使用的是位帶操作)
u16 *Modbus_HoldReg[1000];//保持寄存器指針
u32 testData1=1201,testData2=1002,testData3=2303,testData4=8204;
const u8 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 u8 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} ;

u16 CRC_Compute(u8 *puchMsg, u16 usDataLen)
{
        u8 uchCRCHi = 0xFF ;
        u8 uchCRCLo = 0xFF ;
        u32 uIndex ;
        while (usDataLen--)
        {
                uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsg++ ;
                uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex] ;
                uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] ;
        }
        return ((uchCRCHi<< 8) | (uchCRCLo)) ;
}//uint16 crc16(uint8 *puchMsg, uint16 usDataLen)
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//初始化USART2
void RS485_Init(void)
{
        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
        USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);
        RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;//PA2（TX）復用推挽輸出
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;
        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);
        GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//默認高電平

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;//PA3（RX）輸入上拉
        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;   //修改原GPIO_Mode_IPU（輸入上拉）->GPIO_Mode_IN_FLOATING(浮空輸入)/////////////////////////////////////////////
        GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

//        USART_DeInit(USART2);//復位串口2
        USART_InitStructure.USART_BaudRate=RS485_Baudrate;
        USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;
        USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;
        USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;
        USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;//收發模式
        switch(RS485_Parity)
        {
                case 0:USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;break;//無校驗
                case 1:USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_Odd;break;//奇校驗
                case 2:USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_Even;break;//偶校驗
        }
        USART_Init(USART2,&USART_InitStructure);

        USART_ClearITPendingBit(USART2,USART_IT_RXNE);
        USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);//使能串口2接收中斷

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=2;
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

        USART_Cmd(USART2,ENABLE);//使能串口2
//        RS485_TX_EN=1;//默認為接收模式

        Timer2_Init();//定時器2初始化，用於監視空閑時間
        //Modbus_RegMap();//Modbus寄存器映射
}
void Timer2_Init(void)
{
        TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); //TIM7時鍾使能

        //TIM7初始化設置
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = RS485_Frame_Distance*10; //設置在下一個更新事件裝入活動的自動重裝載寄存器周期的值
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =7199; //設置用來作為TIMx時鍾頻率除數的預分頻值設置計數頻率為10kHz
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //設置時鍾分割:TDTS = Tck_tim
        TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上計數模式
        TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure); //根據TIM_TimeBaseInitStruct中指定的參數初始化TIMx的時間基數單位

TIM_ITConfig( TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE );//TIM7 允許更新中斷

        //TIM7中斷分組配置
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel =TIM2_IRQn; //TIM7中斷
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2; //先占優先級2級
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //從優先級3級
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道被使能
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根據NVIC_InitStruct中指定的參數初始化外設NVIC寄存器
}
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//發送n個字節數據
//buff:發送區首地址
//len：發送的字節數
void RS485_SendData(u8 *buff,u8 len)
{
//        RS485_TX_EN=1;//切換為發送模式
        while(len--)
        {
                while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待發送區為空
                USART_SendData(USART2,*(buff++));
        }
        while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC)==RESET);//等待發送完成
}
void USART2_IRQHandler(void)//串口2中斷服務程序
{

        u8 res;
        u8 err;

        if(USART_GetITStatus(USART2,USART_IT_RXNE)!=RESET)
        {
                if(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_NE|USART_FLAG_FE|USART_FLAG_PE)) err=1;//檢測到噪音、幀錯誤或校驗錯誤
                else err=0;

                res=USART_ReceiveData(USART2); //讀接收到的字節，同時相關標志自動清除

                if((RS485_RX_CNT<2047)&&(err==0))
                {
                        RS485_RX_BUFF[RS485_RX_CNT]=res;
                        RS485_RX_CNT++;

                        TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清除定時器溢出中斷
                        TIM_SetCounter(TIM2,0);//當接收到一個新的字節，將定時器7復位為0，重新計時（相當於喂狗）
                        TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);//開始計時
                }
        }
}
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//用定時器7判斷接收空閑時間，當空閑時間大於指定時間，認為一幀結束
//定時器7中斷服務程序
void TIM2_IRQHandler(void)
{
        if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)!=RESET)
        {
                TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);//清除中斷標志
                TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);//停止定時器
                RS485_FrameFlag=1;//置位幀結束標記
        }
}
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//RS485服務程序，用於處理接收到的數據(請在主函數中循環調用)
u16 startRegAddr;
u16 RegNum;
u16 calCRC;
void RS485_Service(void)
{
        u16 recCRC;
        if(RS485_FrameFlag==1)
        {
                if(RS485_RX_BUFF[0]==RS485_Addr)//地址正確
                {
                        if((RS485_RX_BUFF[1]==01)||(RS485_RX_BUFF[1]==02)||(RS485_RX_BUFF[1]==03)||(RS485_RX_BUFF[1]==05)||(RS485_RX_BUFF[1]==06)||(RS485_RX_BUFF[1]==15)||(RS485_RX_BUFF[1]==16))//功能碼正確
                  {
                                startRegAddr=(((u16)RS485_RX_BUFF[2])<<8)|RS485_RX_BUFF[3];//獲取寄存器起始地址
                                if(startRegAddr<1000)//寄存器地址在范圍內
                                {
                                        calCRC=CRC_Compute(RS485_RX_BUFF,RS485_RX_CNT-2);//計算所接收數據的CRC
                                        recCRC=RS485_RX_BUFF[RS485_RX_CNT-1]|(((u16)RS485_RX_BUFF[RS485_RX_CNT-2])<<8);//接收到的CRC(低字節在前，高字節在后)
                                        if(calCRC==recCRC)//CRC校驗正確
                                        {
                                                                                                //LED1=0;
                                                /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
                                                switch(RS485_RX_BUFF[1])//根據不同的功能碼進行處理
                                                {


                                                        case 16: //寫多個寄存器
                                                        {
                                                                Modbus_16_Solve();
                                                                break;
                                                        }
                                                                                                                                                                                                                                 case 17: //寫多個寄存器
                                                        {
                                                                Modbus_17_Solve();
                                                                break;
                                                        }

                                                }
                                                //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
                                        }
                                        else//CRC校驗錯誤
                                        {

                                                RS485_TX_BUFF[0]=RS485_RX_BUFF[0];
                                                RS485_TX_BUFF[1]=RS485_RX_BUFF[1]|0x80;
                                                RS485_TX_BUFF[2]=0x04; //異常碼
                                                RS485_SendData(RS485_TX_BUFF,3);
                                        }
                                }
                                else//寄存器地址超出范圍
                                {
                                        RS485_TX_BUFF[0]=RS485_RX_BUFF[0];
                                        RS485_TX_BUFF[1]=RS485_RX_BUFF[1]|0x80;
                                        RS485_TX_BUFF[2]=0x02; //異常碼
                                        RS485_SendData(RS485_TX_BUFF,3);
                                }
                        }
                        else//功能碼錯誤
                        {
                                RS485_TX_BUFF[0]=RS485_RX_BUFF[0];
                                RS485_TX_BUFF[1]=RS485_RX_BUFF[1]|0x80;
                                RS485_TX_BUFF[2]=0x01; //異常碼
                                RS485_SendData(RS485_TX_BUFF,3);
                        }
          }

                RS485_FrameFlag=0;//復位幀結束標志
                RS485_RX_CNT=0;//接收計數器清零
        }
}
//Modbus功能碼16處理程序 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////已驗證程序OK
//寫多個保持寄存器
void Modbus_16_Solve(void)
{


                RS485_TX_BUFF[0]=RS485_RX_BUFF[0];
                RS485_TX_BUFF[1]=RS485_RX_BUFF[1];
                RS485_TX_BUFF[2]=RS485_RX_BUFF[2];
                RS485_TX_BUFF[3]=RS485_RX_BUFF[3];
                RS485_TX_BUFF[4]=RS485_RX_BUFF[4];
                RS485_TX_BUFF[5]=RS485_RX_BUFF[5];

                calCRC=CRC_Compute(RS485_TX_BUFF,6);
                RS485_TX_BUFF[6]=(calCRC>>8)&0xFF;
                RS485_TX_BUFF[7]=(calCRC)&0xFF;
                RS485_SendData(RS485_TX_BUFF,8);

}
void Modbus_17_Solve(void)
{

                RS485_TX_BUFF[0]=RS485_RX_BUFF[0];
                RS485_TX_BUFF[1]=RS485_RX_BUFF[1];
                RS485_TX_BUFF[2]=RS485_RX_BUFF[2];
                RS485_TX_BUFF[3]=RS485_RX_BUFF[3];
                RS485_TX_BUFF[4]=RS485_RX_BUFF[4];
                RS485_TX_BUFF[5]=RS485_RX_BUFF[5];
                calCRC=CRC_Compute(RS485_TX_BUFF,6);
                RS485_TX_BUFF[6]=(calCRC>>8)&0xFF;
                RS485_TX_BUFF[7]=(calCRC)&0xFF;
                RS485_SendData(RS485_TX_BUFF,8);

}

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