51單片機(jī)RS485通訊程序仿真與MODBUS RTU靜止時間詳解

ID:283702 · 發(fā)表于 2018-2-11 17:02

單片機(jī)RS485通訊的程序，工作中的成熟應(yīng)用案例。分享給大家。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

由于MODBUS－RTU　要求每幀信息中的數(shù)據(jù)間隔時間不得超過1.5字符的靜止時間。
　　因此：
　　�。�1）、當(dāng)串口產(chǎn)生接收中斷后，立即重裝“超時定時器”的初始值。（注：超時定時器的初始值和波特率有關(guān)）
　　問題如下：　
　　　（a)、由于要求在串口接收中斷中重裝超時定時器初始值，那么，該超時定時器就只能采用“溢出模式”，而不能采用“CTC模式”
　　�。╞)、超時定時器必須在程序初始化時就一直開啟。
　　我的理解對嗎？
（2）兩幀之間的3.5字符的靜止時間該如何實(shí)現(xiàn)呢？
接收到每個字節(jié)的時候，初始化定時器就行，最后一個字節(jié)后，定時器就溢出了
利用單獨(dú)的軟件定時器，來判斷一幀接收報(bào)文結(jié)束，可以防止若報(bào)文接收不完整，該幀通信任務(wù)無法結(jié)束而影響下一幀的接收。
　　由于一幀報(bào)文中字節(jié)與字節(jié)之間的時間間隔和幀與幀之間的時間間隔相比要小得多，因此每當(dāng)接收一個新字節(jié)，就啟動軟件定時器開始計(jì)時，定時器的時間設(shè)定為幀與幀的最小時間間隔。波特率不同，該時間間隔也不同。若不到預(yù)定的時間內(nèi)又接收到下一個字節(jié)，則說明一幀報(bào)文未結(jié)束，定時器重新計(jì)時；若定時器順利計(jì)數(shù)到預(yù)定時間，就會觸發(fā)相應(yīng)的中斷號，在該定時器中斷子程序中設(shè)定幀結(jié)束標(biāo)志字節(jié)，表明一幀報(bào)文接收完畢。當(dāng)主程序內(nèi)檢測到一幀報(bào)文接收完畢后，會通過核查從方地址及循環(huán)冗余校驗(yàn)字節(jié)是否正確來判斷該幀的有效性。若確定接收到的是一幀發(fā)送給已方的正確報(bào)文，則會根據(jù)報(bào)文內(nèi)的功能碼對該幀命令進(jìn)行相應(yīng)的處理，并準(zhǔn)備發(fā)送幀。
上面就是解決以下兩個問題的方法
　�。�1）、當(dāng)前幀兩個字節(jié)之間的1.5字符靜止時間
　�。�2）、兩幀之間3.5字符的靜止時間
這里有個SPI串口擴(kuò)展芯片uCSU122P,內(nèi)置MODBUS引擎,DIP28,或許對你有用點(diǎn)擊此處下載  (原文件名:ucmu2_dat_v122.pdf)
其實(shí)這個時間不用這么準(zhǔn)確啦，因?yàn)槭菃柎鹗降膮f(xié)議，你可以以某個定時時間查詢串口緩沖區(qū)字符的長度，如果兩次讀入的長度一樣就認(rèn)為一幀結(jié)束了，這個查詢間隔根據(jù)波特率微調(diào)，就是3.5個字符時間。
7樓的做法不嚴(yán)格，如果第一次定時查詢的時候正在收最后一個字節(jié)，第二次查顯然收完了，第三次查數(shù)據(jù)不變，那么就導(dǎo)致了7個字符的間隔，如果對方在3.5~7字符之間又來了數(shù)據(jù)，就麻煩了；

T1.5和T3.5最嚴(yán)格的方法還是開定時器，但是可以靈活一點(diǎn)；低波特率（<19200）的時候嚴(yán)格定時，和波特率相關(guān)；高波特率(>19200)的時候就固定定時(T1.5=750us,T3.5=1750us)，這樣降低了CPU中斷響應(yīng)的負(fù)擔(dān)。
給你這個程序片段應(yīng)該可以解決你的問題，我的程序經(jīng)過嚴(yán)格的測試，高掃描周期、波特率19200下連續(xù)運(yùn)行了一個星期，沒出一個錯誤

#pragma interrupt_handler Timer1:iv_TIMER1_OVF
void Timer1(void)
{
  unsigned short CRC;
  TCNT1=65525-51*11;//65535-(11*(ubbr+1)) 波特率9600
  if(CNT<8)
  {
   CNT++;
   if(CNT==4)
   {
ModBusQueryDataLong=IsrCount;
IsrCount=0;
   }
   else if(CNT==8)
   {
if(ModBusQueryDataLong>2)
{

   CRC=CRC16((unsigned char *)&ModbusFunctionUnion,ModBusQueryDataLong-2);
if((ModbusFunctionUnion.Data[ModBusQueryDataLong-2]==MSB(CRC))&&
      (ModbusFunctionUnion.Data[ModBusQueryDataLong-1]==LSB(CRC)))
{
            FrameStatu=1;
}
}
   }
  }
}
#pragma interrupt_handler UART_isr:iv_USART0_RX
void UART_isr(void)
{
  CNT=0;
  while(!(UCSR0A&(1<<RXC0)));
  ModbusFunctionUnion.Data[IsrCount++]=UDR0;
}

單片機(jī)源程序如下:

/*------------------------------------------------------------------------------
MEASURE.C: Remote Measurement Recorder using the C51 COMPILER
Copyright 1990-2005 Keil Software, Inc.
------------------------------------------------------------------------------*/
#include "includes.h"
sbit CS=P1^0; //看門狗端口
sbit ctrl_485=P1^5; //RS485控制端口
unsigned char RxBuf[LenRxBuf]; //接收緩沖區(qū)
unsigned char *inRxBuf,*outRxBuf; //接收緩沖區(qū)指針
/***************判斷靜止字符**************/
unsigned char time_3;
unsigned char time_2;
bit rt_rxbuf;
bit rt_ctrl;
/***************接收字符**************/
unsigned char ComBuf[MaxLenComBuf+1] ;
unsigned char ch;
unsigned char k1;
unsigned char n1;
int i=-1;
int State=StatInputCom;
/*
*********************************************************************************************************
* 串口初始化函數(shù)
*********************************************************************************************************
*/
void InitSerial()
{
TMOD=TMOD&0x0F;
TMOD=TMOD|0x20;
TH1=0xF4;//2400 , 11.0592MHz
TL1=0xF4,
SCON=0x50;PCON=0x00;
TR1=1;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 緩沖區(qū)初始化（只定義接收緩沖區(qū)）
*********************************************************************************************************
*/
void InitSerialBuffer(void) //串口緩沖區(qū)初始化
{
inRxBuf=RxBuf;outRxBuf=RxBuf;
ctrl_485=0; //接收模式
ES=1;
EA=1;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 定時器函數(shù)
*********************************************************************************************************
*/
void timefunc(void)
{ unsigned char k;
unsigned char *tt;
if(!rt_ctrl) time_2++; //判斷靜止時間，配合下面添加結(jié)束符
time_3++;
if(time_2>20&&!rt_ctrl)
{ //ES=0;
for(k=0;k<4;k++)
{
tt=inRxBuf;tt++; //數(shù)據(jù)暫存 5555
if(tt==RxBuf+LenRxBuf) tt=RxBuf; // 5555
if(tt==outRxBuf) {break;} //如果緩沖期滿停止加結(jié)束標(biāo)志 5555
else
{
if(k==0)*inRxBuf=0x4A ;
if(k==1)*inRxBuf=0x59 ;
if(k==2)*inRxBuf=0x48 ;
if(k==3)*inRxBuf=0x59 ;
inRxBuf=tt;
} // 5555
}
rt_ctrl=1;
// ES=1;
}
// time_1++;
// time_4++;//接收數(shù)據(jù)時間判斷
}
/*
*********************************************************************************************************
* 串口接收
*********************************************************************************************************
*/
void serial(void) //串口中斷服務(wù)子程序
{
unsigned char *t;
if(RI)
{
RI=0;
if(time_3>4) //判斷靜止時間
{ time_3=0;
// rt_rxbuf=0;
rt_rxbuf=1; // if(SBUF==0x01)rt_rxbuf=1;
// time_3的作用是為判斷靜止字符之后必須為i本機(jī)地址，否則不接受數(shù)據(jù)，判斷下一個靜止字符
}
// rt1_ctrl=0;
time_3=0;
if(rt_rxbuf)
{
rt_ctrl=0;
time_2=0;//如果有中斷，將時間清零 5555
RI=0; //清接收中斷標(biāo)志
t=inRxBuf;t++; //緩沖器中，當(dāng)前尾端指針存入t
if(t==RxBuf+LenRxBuf) t=RxBuf; //判斷緩沖器是否指向最后，如果T為緩沖器最后，重新指向開始
if(t==outRxBuf) return; //RxBuf Full。緩沖器滿，（緩沖器命令并未執(zhí)行，則為滿），停止接受
*inRxBuf=SBUF; //如果緩沖器未滿，將接受到的數(shù)據(jù)存入緩沖器中，
inRxBuf=t; //緩沖器尾端指針移向下一位
}
}
}
//void serial(void) //串口中斷服務(wù)子程序
//{
// unsigned char *t;
// if(RI)
// {
// RI=0;
// t=inRxBuf;
// t++;
// if(t==RxBuf+LenRxBuf) t=RxBuf;
// if(t==outRxBuf) return;
// *inRxBuf=SBUF;
// inRxBuf=t;
// }
//}
/*
*********************************************************************************************************
* 定時器0初始化
*********************************************************************************************************
*/void InterruptInitial()
{
/* set timer. 50ms, THTL = 3caf when cpu at 12MHz */
TMOD |= 0x01;
TH0 = 0xEE;
TL0 = 0x00;
/* TR0 is set in OSStart() */
TR0=1; /*啟動定時器0 */
ET0 = 1; /*定時器中斷開*/
}
/*
*********************************************************************************************************
* 看門狗復(fù)位
*********************************************************************************************************
*/
void rst_wdog()
{
CS = 0;
_nop_();
_nop_();
CS = 1;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 從串口緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)
*********************************************************************************************************
*/
bit yygetch(unsigned char *ch) //從串口緩沖區(qū)讀1字節(jié)數(shù)據(jù)
{
//ES=0;
if(inRxBuf==outRxBuf) {ES=1;return 0;} //RxBuf Empty
*ch=*outRxBuf; outRxBuf++;
if(outRxBuf==RxBuf+LenRxBuf) outRxBuf=RxBuf;
//ES=1;
return 1;
}
/*
*********************************************************************************************************
* 從串口緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)
*********************************************************************************************************
*/
void getstr(void)
{
switch(State)
{
case StatInputCom: //接收數(shù)據(jù)
{
if(yygetch(&ch))
{
if(k1==3){if(ch==0x59)k1=4;else k1=0;}
if(k1==2){if(ch==0x48)k1=3;else k1=0;}
if(k1==1){if(ch==0x59)k1=2;else k1=0;}
if(ch==0x4A)k1=1;
if(k1>=4) /*Enter return key*/
{
k1=0;
ComBuf[i+1]='Y'; //設(shè)
if(i+1==0) {;} //如果無接收到字符，不處理
else {State=StatExeCom;}
}
else
{
i=i+1; //保存字符到緩沖器
if(i>=MaxLenComBuf){i=MaxLenComBuf-1;} //如果緩沖器滿了，將數(shù)據(jù)存入最后一個地址
ComBuf[i]=ch;
}
break;
}
else
{
break;
}
} //case StatInputCom
case StatExeCom: //接收完畢后，解析數(shù)據(jù)
{ n1=ComBuf[1];
PrintStr1(ComBuf,10);
n1=0;
State=StatInputCom;
i=-1;
break;
} //case StatExeCom
} //switch
}
/*
*********************************************************************************************************
* 發(fā)送字符串
*********************************************************************************************************
*/
void PrintStr1(unsigned char *str,unsigned char n)//顯示字符串
{
int i;
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載:

01.02.26通訊.rar (77.34 KB, 下載次數(shù): 479)

ID:147459 · 發(fā)表于 2018-4-13 13:09

謝謝樓主的帖子，我會仔細(xì)研究的，努力學(xué)習(xí)中。

ID:285352 · 發(fā)表于 2018-5-12 20:58

剛好正在學(xué)習(xí)這個，真的很感謝

ID:228452 · 發(fā)表于 2018-5-16 05:13

Just wonder
Is it faster to use lookup table instead of calculating CRC
Thanks

ID:262858 · 發(fā)表于 2018-12-8 10:00

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)先，感謝樓主分享

ID:262858 · 發(fā)表于 2018-12-8 10:01

只言片語，不能窺其全貌，遺憾

ID:544650 · 發(fā)表于 2019-5-22 13:53

謝謝樓主

ID:92827 · 發(fā)表于 2019-6-1 08:26

正在學(xué)習(xí)modbus，感謝樓主無私奉獻(xiàn)！

ID:79544 · 發(fā)表于 2019-6-3 16:28

感謝樓主分享，學(xué)習(xí)啦。謝謝！

ID:92827 · 發(fā)表于 2019-6-15 06:22

proteus仿真的，好，方便測試

ID:92827 · 發(fā)表于 2019-6-15 06:23

mick32 發(fā)表于 2018-5-16 05:13
Just wonder
Is it faster to use lookup table instead of calculating CRC
Thanks

查表是要比計(jì)算快，但表格是不太占地方了

ID:92827 · 發(fā)表于 2019-6-15 06:55

是要同過串口連接modbus主機(jī)軟件來仿真么？下載后發(fā)現(xiàn)電路好多標(biāo)號都是獨(dú)立的，根本就沒有連接的，LED0--LED7等，感覺是幾個電路拼接到一起的，運(yùn)行后無法測試

ID:90212 · 發(fā)表于 2019-7-11 10:54

以前沒在意modbus幀間隔時間，現(xiàn)在正為它頭疼

ID:49198 · 發(fā)表于 2019-7-17 17:13

這個應(yīng)該是最全的485通訊了，正好學(xué)習(xí)下，感謝樓主分享

ID:649789 · 發(fā)表于 2019-12-16 08:35

littlejia 發(fā)表于 2019-6-15 06:22
proteus仿真的，好，方便測試

proteus是很棒，就是不閃退就好了

ID:477505 · 發(fā)表于 2020-1-3 20:28

剛好正在學(xué)習(xí)這個

ID:387558 · 發(fā)表于 2020-1-12 10:58

不安全發(fā)表于 2019-12-16 08:35
proteus是很棒，就是不閃退就好了

樓主分享感謝

ID:602985 · 發(fā)表于 2020-8-25 16:02

我會仔細(xì)研究的，努力學(xué)習(xí)中。

ID:989951 · 發(fā)表于 2022-3-22 08:04

謝謝分享，正在學(xué)習(xí)單片機(jī)通訊設(shè)計(jì)

ID:915491 · 發(fā)表于 2022-4-1 17:10

謝謝樓主的帖子，我會仔細(xì)研究的，努力學(xué)習(xí)中。

ID:915491 · 發(fā)表于 2022-4-2 11:26

modbus幀間隔時間，是字符靜止時間

ID:1023327 · 發(fā)表于 2022-5-2 16:15

感謝，整好需要，研究一下

ID:18797 · 發(fā)表于 2022-6-9 23:45

研究得夠深入的了

ID:440585 · 發(fā)表于 2022-12-17 10:33

仿真圖有問題發(fā)光管反了

ID:1058255 · 發(fā)表于 2022-12-19 13:48

學(xué)習(xí)下485

ID:433219 · 發(fā)表于 2022-12-20 08:11

留點(diǎn)余量吧。。我一般是給足，總線2ms靜止時間，做間隔

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