干货|10分钟教你玩转freemodbus

​源码获取​

本节教程源码资料获取方式：

1、公众号后台回复“modbus”

2、小飞哥gitee仓库自提

3、留言区获取资料链接

​freemodbus是什么？​

简介及应用场景

FreeMODBUS是一个奥地利人写的Modbus协议。它是一个针对嵌入式应用的一个免费（自由）的通用MODBUS协议的移植。Modbus是一个工业制造环境中应用的一个通用协议。Modbus通信协议栈包括两层：Modbus应用层协议，该层定义了数据模式和功能；另外一层是网络层。

协议介绍

FreeMODBUS 提供了RTU/ASCII 传输模式及TCP协议支持。FreeModbus遵循BSD许可证，这意味着用户可以将FreeModbus应用于商业环境中。版本FreeModbus-V1.5提供如下的功能支持（本次也是基于V1.5移植的）：

硬件需求

FreeModbus协议对硬件的需求非常少——基本上任何具有串行接口，并且有一些能够容纳modbus数据帧的RAM的微控制器都足够了。

1、 一个异步串行接口，能够支持接收缓冲区满和发送缓存区空中断。

2、 一个能够产生RTU传输所需要的t3.5字符超时定时器的时钟。

对于软件部分，仅仅需要一个简单的事件队列。在使用操作系统的处理器上，可通过单独定义一个任务完成Modbus时间的查询。小点的微控制器往往不允许使用操作系统，在那种情况下，可以使用一个全局变量来实现该事件队列(Atmel AVR 移植使用这种方式实现)。

实际的存储器需求决定于所使用的Modbus模块的多少。

下表列出了所支持的功能编译后所需要的存储器。ARM是使用GNUARM编译器3.4.4使用-O1选项得到的。AVR项数值是使用WinAVR编译器3.4.5使用-Os选项编译得到的。

​代码移植​

源码下载（gitee地址）：

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或者这里下载：

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或者直接下载小飞哥的工程，包含freemodbus源码

下载完成之后，看下都包含那些东东...

移植过程

1、新建工程

老规矩，咱们还是“懒人秘籍”，放cubemx，开淦...

非常简单，简单到，过程就略了哈，只需要一个定时器，一个串口即可：

生成工程之后，添加freemodbus源码到我们的工程中，各个文件夹下对应的文件，怎么分组，自己能分得清即可：

port.c\port.h,modbus.c\modbus.h是源码中没有的

那我们去哪里找呢，没错，这两个文件其实是自己写的，一个是modbus的一些功能码实现，一个是移植接口要用到，前面提到的demo，我们找一个就可以了，例如MSP430 demo中,建议大伙直接copy小飞哥的就好啦~

至此，我们的源码就全部添加进来了

接下来做什么？没错，包含头文件：

到这里我们就把文件目录结构搭建起来了...你以为结束了，不，才刚刚开始...

​接口编写​

这部分说难也不难，说不难也有点费劲，总之，不太难...

首先我们来关注几个文件，前面介绍了，freemodbus只需要一个串口、一个定时器即可，工业上再加个485传输

定时器配置：

串口配置：

接下来我们关注几个文件：

port.c也比较简单，是进入临界区，任务保护用的，以及一些平台移植的类型重定义，代码比较简单：

/* ----------------------- System includes --------------------------------*/
#include "port.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/

/* ----------------------- Variables ----------------------------------------*/
int             VIC_Temp;
/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
void
EnterCriticalSection(  )
{
// __SETPRIMASK();
 __disable_irq();

}

void
ExitCriticalSection(  )
{
// __RESETPRIMASK();
 __enable_irq();
}

port.h

#ifndef _PORT_H
#define _PORT_H

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

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

#define ENTER_CRITICAL_SECTION( ) EnterCriticalSection( )
#define EXIT_CRITICAL_SECTION( )    ExitCriticalSection( )

#define UARTISR_EN    (  1 )
#define SLAVE_RS485_SEND_MODE     HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, RS485_DE_Pin, GPIO_PIN_SET)
#define SLAVE_RS485_RECEIVE_MODE    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, RS485_DE_Pin, GPIO_PIN_RESET)

extern TIM_HandleTypeDef htim7;
extern UART_HandleTypeDef huart1; 


void EnterCriticalSection(void);
void ExitCriticalSection(void);
void prvvUARTTxReadyISR(void);
void prvvUARTRxISR(void);
void TIMERExpiredISR(void);

typedef uint8_t BOOL;

typedef unsigned char UCHAR;
typedef char    CHAR;

typedef uint16_t USHORT;
typedef int16_t SHORT;

typedef uint32_t ULONG;
typedef int32_t LONG;

#ifndef TRUE
#define TRUE            1
#endif

#ifndef FALSE
#define FALSE           0
#endif

#endif

然后是串口配置相关的,主要是串口接收中断、发送相关的开关操作：

主要有4个关键函数：

串口接收、发送中断的使能：

void vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
 if(xRxEnable)
 {
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
 }
 else
 {
  __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);
 }

 if(xTxEnable)
 {
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_TC);
 }
 else
 {
  __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_TC);
 }
}

如果结合485，该怎么写呢？

void vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
 if(xRxEnable)
 {
  SLAVE_RS485_RECEIVE_MODE;
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
 }
 else
 {
  SLAVE_RS485_SEND_MODE;
  __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);
 }

 if(xTxEnable)
 {
  __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_TC);
 }
 else
 {
  __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_TC);
 }
}

串口的初始化与关闭：

void
vMBPortClose( void )
{
 __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_TC|UART_IT_RXNE);
 __HAL_UART_DISABLE(&huart1);
}

BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{ 
 __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
 __HAL_UART_ENABLE(&huart1);
  return TRUE;
}

数据的发送与接收：

不加485：

BOOL
xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
  USART1->DR = (ucByte);
 while (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1,UART_FLAG_TC)==RESET){;}
  return TRUE;
}

BOOL
xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
 *pucByte =(uint8_t)(USART1->DR & (uint16_t)0x01FF);
   return TRUE;
}

配合485：

BOOL xMBPortSerialPutByte(CHAR ucByte)
{
 HAL_GPIO_WritePin(RS485_DE_GPIO_Port, RS485_DE_Pin, GPIO_PIN_SET);
 USART1->DR = (ucByte);
 while (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_TC) == RESET)
 {
  ;
 }
 HAL_GPIO_WritePin(RS485_DE_GPIO_Port, RS485_DE_Pin, GPIO_PIN_RESET);
 return TRUE;
}

BOOL xMBPortSerialGetByte(CHAR *pucByte)
{
 *pucByte = (uint8_t)(USART1->DR & (uint16_t)0x01FF);
 return TRUE;
}

接下来是定时器相关的接口，很朴实无华...

#include "port.h"

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

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{
 __HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim7, 50 * usTim1Timerout50us-1);
  return TRUE;
}


void
vMBPortTimersEnable(  )
{ 
 __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);
 HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);
}

void
vMBPortTimersDisable(  )
{
 __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);
 HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);
}


void
TIMERExpiredISR( void )
{
    (void)pxMBPortCBTimerExpired();
}

最后，我们只需要编写定时器回调及串口回调即可啦

/**
* @brief This function handles USART1 global interrupt.
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
#if UARTISR_EN == 1
 if (__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_RXNE) != RESET)
 {
  prvvUARTRxISR();    
 }
 if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_TC) != RESET)
 {
  prvvUARTTxReadyISR();  
 }
#else 
  /* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
  /* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
#endif
  /* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
 TIMERExpiredISR();
}

至此，整个工程就基本接近尾声了，最最后一点就是初始化调用啦：

至于函数的内层含义，小飞哥后面再专门剖析，敬请关注小飞哥

​modbus调试工具​

给大家介绍个非常好用的modbus调试软件，MODBUS POLL，这个工具非常好用，小飞哥从开始用modbus就是用的这个工具

如何使用呢？

1、连接串口

2、选择功能码设置

接下来我们来验证几个功能码：

16：写多个寄存器：

06：写单个寄存器：

03：读保持寄存器

就不再一一介绍啦，今天的介绍就到这里啦，主要讲的是如何移植、使用，并没有讲解内部的实现逻辑，其实MODBUS是一个很不错的串口解析框架，下节小飞哥着重介绍下这部分

很晚啦，今天就到这里了

​认识小飞哥和他的小伙伴们​