STM32 在串口通信时运用MODBUS协议

2025-02-18 来源：cnblogs

　　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 {

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) //读

Read(MCU_Rx_buff,ID_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,ID_Flash_Add);

break;

case 0x02: //操作名称

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Name_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Name_Flash_Add);

break;

case 0x03: //操作环节

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Link_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Link_Flash_Add);

break;

case 0x04: //操作型号

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Model_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Model_Flash_Add);

break;

case 0x05: //操作品牌

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Brand_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Brand_Flash_Add);

break;

case 0x06: //操作行数

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Linage_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Linage_Flash_Add);

break;

case 0x07: //操作幅宽

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Wite_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Wite_Flash_Add);

break;

case 0x08: //操作高度

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Hight_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Hight_Flash_Add);

break;

case 0x09: //操作马力

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Soup_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Soup_Flash_Add);

break;

case 0x0a: //操作合作社ID

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

Read(MCU_Rx_buff,Artel_Flash_Add);

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

Write(Rxbuff,len,Artel_Flash_Add);

break;

case 0x21: //修改波特率

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

{

Get_Boud_num();

}

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

{

Boud_Set(Rxbuff);

HAL_UART_Transmit(&huart1,Rxbuff,len,0x1000);

}

break;

case 0x22: //操作设备地址

if(Rxbuff[2]==0x00) //读

{

Read_Robot[0] = Get_Robot_Num();

HAL_UART_Transmit(&huart1,Read_Robot,1,0x1000);

}

else if(Rxbuff[2]==0x01) //写

{

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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