支持作為Modbus從站設備的Modbus RTU模式的源碼

ID:360570 · 發(fā)表于 2018-6-27 20:47

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//此代碼只支持作為Modbus從站設備的Modbus RTU模式
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//支持的功能碼：
//0x03 讀保持寄存器（讀多個保持寄存器的值，有效地位為0-99）
//0x06 寫單個寄存器（寫入一個寄存器的值，有效地址為0-99）
//0x10 寫多個寄存器（寫入多個寄存器的值，有效地址為0-99）
//
//支持的異常碼：
//0x01 非法功能碼（不支持的功能碼）
//0x02 非法數(shù)據(jù)地址（起始地址不在有效范圍內(nèi)）
//0x03 非法數(shù)據(jù)值（在起始地址的基礎(chǔ)上，數(shù)量是不合法的）
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#include "Modbus.h"
#include "main.h"
/* 變量定義 ------------------------------------------------------------------*/
uint8_t Modbus_Send_Buff[Modbus_Max_Send_Buff]; //發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
uint8_t Modbus_Rcv_Buff[Modbus_Max_Rcv_Buff]; //接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
uint8_t Modbus_Timeout_Cnt; //定時器中斷計數(shù)
uint8_t Modbus_Rcv_Cnt; //接收字節(jié)計數(shù)
uint8_t Modbus_Rcv_flag; //設備進入接收狀態(tài)標志
uint8_t Modbus_Cmd_flag; //設備進入命令解析狀態(tài)標志
uint8_t Modbus_Exe_flag; //設備進入命令執(zhí)行狀態(tài)標志
uint8_t Modbus_Function; //從站設備需執(zhí)行的功能
uint16_t HoldingReg[100] = {0x0123, 0x4567, 0x89AB, 0xCDEF}; //保持寄存器
/* 函數(shù)定義 ------------------------------------------------------------------*/
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：逐位計算法CRC16校驗，在Modbus中CRC結(jié)果要進行高低字節(jié)交換，即低字節(jié)在前，高字節(jié)在后
//入口參數(shù)：puchMsg是要進行CRC校驗的消息；usDataLen是消息中字節(jié)數(shù)
//出口參數(shù)：計算出來的CRC校驗碼，16位長度
//最后修改：2015.11.29
//備注：
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uint16_t Modbus_CRC16(uint8_t *puchMsg, uint8_t usDataLen)
{
uint16_t CRC_Cal = 0xFFFF;
uint8_t CRC_High, CRC_Low;
uint8_t i, j;
for(j = 0; j < usDataLen; j++)
{
CRC_Cal = CRC_Cal ^ *puchMsg++;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
if((CRC_Cal & 0x0001) == 0x0001)
{
CRC_Cal = CRC_Cal >> 1;
CRC_Cal = CRC_Cal ^ 0xA001;
}
else
{
CRC_Cal = CRC_Cal >> 1;
}
}
}
CRC_High = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8);
CRC_Low = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF);
return (CRC_Low << 8 | CRC_High);
// return CRC_Cal;
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：Modbus初始化
//入口參數(shù)：ID是從站站號
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.11.20
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_Init(void)
{
uint16_t i;
//----------------------------------------------------------//
//Modbus相關(guān)變量初始化
//----------------------------------------------------------//
Modbus_Timeout_Cnt = 0;
Modbus_Rcv_Cnt = 0;
Modbus_Rcv_flag = 0;
Modbus_Cmd_flag = 0;
Modbus_Exe_flag = 0;
for(i = 0; i < Modbus_Max_Rcv_Buff; i++) //清除接收緩沖區(qū)
{
Modbus_Rcv_Buff[i] = '\0';
}
for(i = 0; i < Modbus_Max_Send_Buff; i++) //清除發(fā)送緩沖區(qū)
{
Modbus_Send_Buff[i] = '\0';
}
//----------------------------------------------------------//
//TIM2定時器使能
//----------------------------------------------------------//
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：Modbus命令解析函數(shù)
//入口參數(shù)：無
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.11
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_Cmd(void)
{
uint8_t Modbus_CRC_Rcv_Hi; //接收到的ModbusCRC校驗碼高字節(jié)
uint8_t Modbus_CRC_Rcv_Lo; //接收到的ModbusCRC校驗碼低字節(jié)
uint16_t Modbus_CRC_Rcv; //接收到的ModbusCRC校驗碼
uint16_t Modbus_CRC_Cal; //根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)計算出來的CRC值
//----------------------------------------------------------//
//開始命令解析
//----------------------------------------------------------//
if(Modbus_Cmd_flag == 1)
{
if(Modbus_Rcv_Cnt > 4) //如果接收到的一幀的字節(jié)數(shù)大于4 首先確保幀的長度在正常范圍
{
Modbus_CRC_Rcv_Lo = Modbus_Rcv_Buff[Modbus_Rcv_Cnt - 2]; //接收到的ModbusCRC校驗碼低字節(jié)
Modbus_CRC_Rcv_Hi = Modbus_Rcv_Buff[Modbus_Rcv_Cnt - 1]; //接收到的ModbusCRC校驗碼高字節(jié)
Modbus_CRC_Rcv = (uint16_t)(Modbus_CRC_Rcv_Lo << 8 | Modbus_CRC_Rcv_Hi); //接收到的ModbusCRC校驗碼（16位）
Modbus_CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Rcv_Buff, Modbus_Rcv_Cnt - 2); //根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)計算CRC值
if(Modbus_CRC_Cal == Modbus_CRC_Rcv) //如果計算的CRC值與接受的CRC值相等
{
//USART_SendByte(USART1, 0xAC);
if(Slave_Address == Modbus_Rcv_Buff[0]) //如果是本機地址
{
switch(Modbus_Rcv_Buff[1]) //用switch分支語句來確定功能
{
case Modbus_ReadHoldingReg: //如果是讀保存寄存器
Modbus_Function = Modbus_ReadHoldingReg; //將從站設備需執(zhí)行的功能賦值為讀保存寄存器
Modbus_Exe_flag = 1; //設備進入命令執(zhí)行狀態(tài)
break; //跳出分支語句
case Modbus_WriteSingleReg:
Modbus_Function = Modbus_WriteSingleReg; //將從站設備需執(zhí)行的功能賦值為寫單個寄存器
Modbus_Exe_flag = 1; //設備進入命令執(zhí)行狀態(tài)
break; //跳出分支語句
case Modbus_WriteMultipleReg:
Modbus_Function = Modbus_WriteMultipleReg; //將從站設備需執(zhí)行的功能賦值為寫多個寄存器
Modbus_Exe_flag = 1; //設備進入命令執(zhí)行狀態(tài)
break; //跳出分支語句
default:
Modbus_ErrorHandling(0x01); //所有功能碼都不符合，則返回功能碼錯誤異常響應報文
return;
}
}
else //否則清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
{
Modbus_ClearBuff();
}
}
else //否則清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
{
Modbus_ClearBuff();
}
}
else //否則清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
{
Modbus_ClearBuff();
}
Modbus_Cmd_flag = 0; //設備退出命令解析狀態(tài)標志
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：Modbus命令執(zhí)行函數(shù)
//入口參數(shù)：無
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.6
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_Exe(void)
{
if(Modbus_Exe_flag == 1)
{
switch(Modbus_Function)
{
case Modbus_ReadHoldingReg:
Modbus_ReadHoldingReg_Process();
break;
case Modbus_WriteSingleReg:
Modbus_WriteSingleReg_Process();
break;
case Modbus_WriteMultipleReg:
Modbus_WriteMultipleReg_Process();
break;
}
Modbus_Exe_flag = 0;
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：功能碼0x03，讀保持寄存器
//入口參數(shù)：無
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.5
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_ReadHoldingReg_Process(void)
{
uint8_t Send_Cnt; //發(fā)送字節(jié)數(shù)量
uint16_t StartAddress_Reg; //要讀取的寄存器起始地址
uint16_t Num_Reg; //要讀取的寄存器的數(shù)量
uint16_t CRC_Cal; //CRC校驗碼
uint16_t i, j; //臨時變量
StartAddress_Reg = Modbus_Rcv_Buff[2] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[3]; //從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到要讀取的寄存器起始地址
Num_Reg = Modbus_Rcv_Buff[4] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[5]; //從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到要讀取的寄存器數(shù)量
if(StartAddress_Reg < 100) //寄存器起始地址在正確范圍內(nèi)
{
if(StartAddress_Reg + Num_Reg < 100 && Num_Reg > 0) //起始地址+寄存器數(shù)量位于正確范圍內(nèi) 并且寄存器數(shù)量正確
{
Send_Cnt = 3 + (Num_Reg << 1) + 2; //計算發(fā)送字節(jié)數(shù)量
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //從站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_ReadHoldingReg; //功能碼
Modbus_Send_Buff[2] = Num_Reg << 1; //寄存器字節(jié)數(shù)量等于寄存器數(shù)量乘2
for(i = StartAddress_Reg, j = 3; i < StartAddress_Reg + Num_Reg; i++, j += 2) //讀取寄存器的數(shù)據(jù)
{
Modbus_Send_Buff[j] = (uint8_t)(HoldingReg[i] >> 8);
Modbus_Send_Buff[j + 1] = (uint8_t)(HoldingReg[i] & 0x00FF);
}
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3 + (Num_Reg << 1)); //計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼
Modbus_Send_Buff[3 + (Num_Reg << 1)] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[3 + (Num_Reg << 1) + 1] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字節(jié)
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, Send_Cnt); //發(fā)送響應報文
Modbus_ClearBuff(); //清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x03); //非法數(shù)據(jù)值
}
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x02); //非法數(shù)據(jù)地址
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：功能碼0x06，寫單個寄存器
//入口參數(shù)：無
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.6
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_WriteSingleReg_Process(void)
{
uint8_t Send_Cnt; //發(fā)送字節(jié)數(shù)量
uint16_t Address_Reg; //要寫入的寄存器地址
uint16_t Value_Reg; //要寫入的寄存器值
uint16_t CRC_Cal; //CRC校驗碼
Address_Reg = Modbus_Rcv_Buff[2] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[3]; //從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到要寫入的寄存器地址
Value_Reg = Modbus_Rcv_Buff[4] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[5]; //從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到要寫入的寄存器值
if(Address_Reg < 100) //寄存器起始地址在正確范圍內(nèi)
{
Send_Cnt = 6 + 2; //計算發(fā)送字節(jié)數(shù)量
HoldingReg[Address_Reg] = Value_Reg; //將要寫入的寄存器值寫入寄存器
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //從站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_WriteSingleReg; //功能碼
Modbus_Send_Buff[2] = (uint8_t)(Address_Reg >> 8); //寄存器地址高字節(jié)
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(Address_Reg & 0x00FF); //寄存器地址低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(HoldingReg[Address_Reg] >> 8); //寄存器值高字節(jié)
Modbus_Send_Buff[5] = (uint8_t)(HoldingReg[Address_Reg] & 0x00FF); //寄存器值低字節(jié)
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 6); //計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼
Modbus_Send_Buff[6] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[7] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字節(jié)
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, Send_Cnt); //發(fā)送響應報文
Modbus_ClearBuff(); //清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x02); //非法數(shù)據(jù)地址
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：功能碼0x10，寫多個寄存器
//入口參數(shù)：無
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.9
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_WriteMultipleReg_Process(void)
{
uint8_t Send_Cnt; //發(fā)送字節(jié)數(shù)量
uint16_t StartAddress_Reg; //要寫入的寄存器起始地址
uint16_t Num_Reg; //要寫入的寄存器的數(shù)量
uint16_t CRC_Cal; //CRC校驗碼
uint16_t i, j; //臨時變量
StartAddress_Reg = Modbus_Rcv_Buff[2] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[3]; //從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到要寫入的寄存器起始地址
Num_Reg = Modbus_Rcv_Buff[4] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[5]; //從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)得到要寫入的寄存器數(shù)量
if(StartAddress_Reg < 100) //寄存器起始地址在正確范圍內(nèi)
{
if(StartAddress_Reg + Num_Reg < 100 && Num_Reg > 0) //起始地址+寄存器數(shù)量位于正確范圍內(nèi) 并且寄存器數(shù)量正確
{
for(i = StartAddress_Reg, j = 7; i < StartAddress_Reg + Num_Reg; i++, j += 2) //將要寫入的寄存器值寫入寄存器
{
HoldingReg[i] = Modbus_Rcv_Buff[j] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[j + 1];
}
Send_Cnt = 6 + 2;
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //從站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_WriteMultipleReg; //功能碼
Modbus_Send_Buff[2] = (uint8_t)(StartAddress_Reg >> 8); //寄存器起始地址高字節(jié)
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(StartAddress_Reg & 0x00FF); //寄存器起始地址低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(Num_Reg >> 8); //寄存器數(shù)量高字節(jié)
Modbus_Send_Buff[5] = (uint8_t)(Num_Reg & 0x00FF); //寄存器數(shù)量低字節(jié)
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 6); //計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼
Modbus_Send_Buff[6] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[7] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字節(jié)
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, Send_Cnt); //發(fā)送響應報文
Modbus_ClearBuff(); //清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x03);
}
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x02);
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：錯誤處理
//入口參數(shù)：ErrorType是錯誤類型
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.11
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_ErrorHandling(uint8_t ErrorType)
{
uint16_t CRC_Cal; //CRC校驗碼
switch(ErrorType) //用switch分支語句來確定Modbus異常碼
{
case 0x01: //非法功能碼
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //從站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_Rcv_Buff[1] + 0x80; //異常功能碼
Modbus_Send_Buff[2] = 0x01; //異常碼
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3); //計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字節(jié)
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, 5); //發(fā)送異常響應報文
break;
case 0x02: //非法數(shù)據(jù)地址
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //從站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_Rcv_Buff[1] + 0x80; //異常功能碼
Modbus_Send_Buff[2] = 0x02; //異常碼
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3); //計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字節(jié)
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, 5); //發(fā)送異常響應報文
break;
case 0x03: //非法數(shù)據(jù)值
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //從站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_Rcv_Buff[1] + 0x80; //異常功能碼
Modbus_Send_Buff[2] = 0x03; //異常碼
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3); //計算發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字節(jié)
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字節(jié)
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, 5); //發(fā)送異常響應報文
break;
// default:
// return;
}
Modbus_ClearBuff(); //清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：清空接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
//入口參數(shù)：無
//出口參數(shù)：無
//最后修改：2015.12.5
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_ClearBuff(void)
{
uint16_t i;
for(i = 0; i < Modbus_Max_Rcv_Buff; i++) //清除接收緩沖區(qū)
{
Modbus_Rcv_Buff[i] = '\0';
}
Modbus_Rcv_Cnt = 0; //接收字節(jié)計數(shù)清0
for(i = 0; i < Modbus_Max_Send_Buff; i++) //清除發(fā)送緩沖區(qū)
{
Modbus_Send_Buff[i] = '\0';
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：把一個字節(jié)的高4位十六進制數(shù)存到另一個字節(jié)的低4位里
//入口參數(shù)：一個字節(jié)的數(shù)據(jù)
//出口參數(shù)：另一個字節(jié)
//最后修改：2015.11.28
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
uint8_t High4BitsToOneByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t tempByte;
tempByte = (Byte >> 4) & 0x0F;
return tempByte;
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：把一個字節(jié)的低4位十六進制數(shù)存到另一個字節(jié)的低4位里
//入口參數(shù)：一個字節(jié)的數(shù)據(jù)
//出口參數(shù)：另一個字節(jié)
//最后修改：2015.11.28
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
uint8_t Low4BitsToOneByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t tempByte;
tempByte = Byte & 0x0F;
return tempByte;
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函數(shù)功能：把低4位16進制數(shù)轉(zhuǎn)換為在OLED字庫上對應的0~9和A~F
//入口參數(shù)：HexByte是低4位16進制數(shù)
//出口參數(shù)：OLED字庫上對應的0~9和A~F
//最后修改：2015.11.28
//備注：
//----------------------------------------------------------------------------//
uint8_t HexToOLEDAsc(uint8_t HexByte)
{
if((HexByte >= 0x00) && (HexByte <= 0x09)) //數(shù)字0~9
{
HexByte += 0x30;
}
else if((HexByte >= 0x0A) && (HexByte <= 0x0F)) //數(shù)字A~F
{
HexByte += 0x37;
}
else
{
HexByte = 0xff;
}
return HexByte;
}