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[嵌入式]STM32F103移植freeModebusRTU(HAL)

一、MODBUS 通讯协议

MODBUS 通讯协议,是1979年由美国Modicon 公司提出的,就是被称为PLC 之父的迪克·莫利先生创造的品牌。 MODBUS 是世界上第一个用于工业现场的总线协议,可以说,它的出现标志着工业现场从模拟量时代向通讯时代迈进。

下载链接:https://github.com/cwalter-at/freemodbus

二、移植准备

解压并打开刚刚下载的文件,点进demo里,新建一个STM32MB文件夹
在这里插入图片描述

将BARE文件夹里的文件全部复制到刚刚建立的STM32MB文件夹里
在这里插入图片描述

再把modbus文件夹全部复制到刚刚新建的STM32MB文件夹,到最后的结果如下图:
在这里插入图片描述

三、使用cubeMX建立项目

选择自己的芯片后,设置外部时钟:
在这里插入图片描述

使能一个USART为异步通信,并且加上中断:
在这里插入图片描述

进入时钟设置,将HCLK改为72,然后外部时钟频率为8(不同板子不一样,如果不一样建议上网查一下,如果不和你所用的一致,后面用ModbusPoll会报超时):
在这里插入图片描述

使能定时器4,预分频系数为3600-1,对应的分频频率为20KHz,自动重载值设置为35,得到超时时间1750us,并设置中断:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

配置中断优先级,定时器中断优先级低于串口中断即可:
在这里插入图片描述

项目管理,然后生成项目就行了:
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

四、移植

在文件夹里打开项目里的MDK-ARM文件,将开始新建的STM32MB文件复制到这里
在这里插入图片描述

新建名为MB和MB_Port的组,MB内添加STM32MB文件夹下modbus文件夹内所有.c文件,MB_Port内添加STM32MB文件夹下port文件夹内所有.c文件以及根目录的demo.c文件:
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

添加头文件路径:
在这里插入图片描述
portserial.c文件更改:
vMBPortSerialEnable函数改为

void
vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
    if (xRxEnable)															//将串口收发中断和modbus联系起来,下面的串口改为自己使能的串口
			{
				__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);	//我用的是串口1,故为&huart1
			}
		else
			{
				__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
			}
		if (xTxEnable)
			{
				__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_TXE);
			}
		else
			{
				__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1,UART_IT_TXE);
			}	

}

xMBPortSerialInit函数的返回值改为true:

BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
    return TRUE;//改为TURE,串口初始化在usart.c定义,mian函数已完成
}

xMBPortSerialPutByte和xMBPortSerialGetByte更改为:

BOOL
xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
    /* Put a byte in the UARTs transmit buffer. This function is called
     * by the protocol stack if pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) has been
     * called. */
			if(HAL_UART_Transmit (&huart1 ,(uint8_t *)&ucByte,1,0x01) != HAL_OK )	//添加发送一位代码
			   return FALSE ;
			else
      return TRUE;
}

BOOL
xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
    /* Return the byte in the UARTs receive buffer. This function is called
     * by the protocol stack after pxMBFrameCBByteReceived( ) has been called.
     */
    if(HAL_UART_Receive (&huart1 ,(uint8_t *)pucByte,1,0x01) != HAL_OK )//添加接收一位代码
			    return FALSE ;
	   else
       return TRUE;
}

将prvvUARTTxReadyISR和prvvUARTRxISR前面的static删除,记得也在对应声明里删掉:

void prvvUARTTxReadyISR( void )
{
    pxMBFrameCBTransmitterEmpty(  );
}

/* Create an interrupt handler for the receive interrupt for your target
 * processor. This function should then call pxMBFrameCBByteReceived( ). The
 * protocol stack will then call xMBPortSerialGetByte( ) to retrieve the
 * character.
 */
 void prvvUARTRxISR( void )
{
    pxMBFrameCBByteReceived(  );
}

在这里插入图片描述

porttimer.c文件:

/*
 * FreeModbus Libary: BARE Port
 * Copyright (C) 2006 Christian Walter <wolti@sil.at>
 *
 * This library is free software; you can redistribute it and/or
 * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 * License as published by the Free Software Foundation; either
 * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 *
 * This library is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 * Lesser General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
 * License along with this library; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
 *
 * File: $Id$
 */

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "port.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "tim.h"
/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
void prvvTIMERExpiredISR( void );

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )//定时器初始化直接返回TRUE,已经在mian函数初始化过
{
    return  TRUE;
}


inline void
vMBPortTimersEnable(  )//使能定时器中断,我用的是定时器4,所以为&htim4
{
    /* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
				 /* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
		__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim4,TIM_IT_UPDATE);
		__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim4,TIM_IT_UPDATE);
		__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);
		__HAL_TIM_ENABLE(&htim4);
}

inline void
vMBPortTimersDisable(  )//取消定时器中断
{
    /* Disable any pending timers. */
	__HAL_TIM_DISABLE(&htim4);
			__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4,0);
			__HAL_TIM_DISABLE_IT(&htim4,TIM_IT_UPDATE);
			__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim4,TIM_IT_UPDATE);

}

/* Create an ISR which is called whenever the timer has expired. This function
 * must then call pxMBPortCBTimerExpired( ) to notify the protocol stack that
 * the timer has expired.
 */
void prvvTIMERExpiredISR( void )//modbus定时器动作,需要在中断内使用
{
    ( void )pxMBPortCBTimerExpired(  );
}

port.h文件:

#ifndef _PORT_H
#define _PORT_H

#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include "stm32f1xx_hal.h"


#define	INLINE                      inline
#define PR_BEGIN_EXTERN_C           extern "C" {
#define	PR_END_EXTERN_C             }

#define ENTER_CRITICAL_SECTION( )   __set_PRIMASK(1) 	 //关总中断
#define EXIT_CRITICAL_SECTION( )    __set_PRIMASK(0)   //开总中断

在这里插入图片描述

stm32f1xx_it.c文件:

/* USER CODE BEGIN PFP */
extern void prvvUARTTxReadyISR(void);
extern void prvvUARTRxISR(void);
extern void prvvTIMERExpiredISR( void );

/* USER CODE END PFP */

更改串口1的中断处理函数:

void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */

  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_RXNE)!= RESET) 
		{
			prvvUARTRxISR();//接收中断
		}

	if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_TXE)!= RESET) 
		{
			prvvUARTTxReadyISR();//发送中断
		}
	
  HAL_NVIC_ClearPendingIRQ(USART1_IRQn);
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

增加定时器中断回调函数,注意增加的位置:

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)	//定时器中断回调函数,用于连接porttimer.c文件的函数
{
  /* NOTE : This function Should not be modified, when the callback is needed,
            the __HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
   */
  	prvvTIMERExpiredISR( );
}

/* USER CODE END 1 */

demo.c文件:

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/
#define REG_INPUT_START 0
#define REG_INPUT_NREGS 5

/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/
static USHORT   usRegInputStart = REG_INPUT_START;
//static 
uint16_t   usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS];
uint16_t InputBuff[5];

eMBErrorCode
eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    int             iRegIndex;
		int             i;
		InputBuff[0] = 0x11;
		InputBuff[1] = 0x22;
		InputBuff[2] = 0x33;
		InputBuff[3] = 0x44;
	
    if( ( usAddress >= REG_INPUT_START )
        && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )
    {
        iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );
				for(i=0;i<usNRegs;i++)
				{
					*pucRegBuffer=InputBuff[i+usAddress-1]>>8;
					pucRegBuffer++;
					*pucRegBuffer=InputBuff[i+usAddress-1]&0xff;
					pucRegBuffer++;
				}
    }
    else
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }

    return eStatus;
}

eMBErrorCode
eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs,
                 eMBRegisterMode eMode )
{
    return MB_ENOREG;
}


eMBErrorCode
eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils,
               eMBRegisterMode eMode )
{
    return MB_ENOREG;
}

eMBErrorCode
eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
{
    return MB_ENOREG;
}

main.c
启动modbus需要在main函数进行初始化、开启侦听操作,所以需要在main.c里添加代码,添加头文件,注意添加的位置:

/* USER CODE BEGIN Includes */
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
/* USER CODE END Includes */

mian函数:

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_TIM4_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
		eMBInit( MB_RTU, 0x01, 1, 115200, MB_PAR_NONE);//初始化modbus,走modbusRTU,从站地址为0x01,端口为1。
	 eMBEnable(  );//使能modbus
  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */
			( void )eMBPoll(  );//启动modbus侦听
    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

所有程序修改完毕,编译烧写到板子上。

五、测试

打开modbuspoll,点击setup第一个读写定义,设置如下图2:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

点击connection的connect,进入连接设置,选项如图,我使用的是usb转ttl,用的是com端口,我连接的口是com4,所以选择的是port4:
在这里插入图片描述

连接之后,结果如下,这里的值与demo.c里设置的值一致,移植成功。:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

六、总结

一定要仔细,错了一步可能就得不到输出,又不好排查是哪里错了。

参考

https://blog.csdn.net/junseven164/article/details/121698256
https://blog.csdn.net/ASWaterbenben/article/details/105549750

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