基于51單片機(jī)modbusRTU從機(jī)設(shè)計

modbus協(xié)議是以主從的方式通信的，也就是上位機(jī)發(fā)送指令，下位機(jī)應(yīng)答機(jī)制，發(fā)起通信的一直是上位機(jī)，下位機(jī)只要應(yīng)答就好了。

modbus協(xié)議被設(shè)計出來是針對PLC應(yīng)用的，這里我們可以簡單的模擬PLC環(huán)境，可以在單片機(jī)里面設(shè)計一塊共享區(qū)，該區(qū)域是上位機(jī)和下位機(jī)共享的，均可以讀取或?qū)懭朐搮^(qū)域的值，所有的modbus協(xié)議都是針對該快區(qū)域的操作，下位機(jī)也是根據(jù)這塊區(qū)域的值做相應(yīng)的操作。

這塊共享區(qū)我們用結(jié)構(gòu)體來表示，這里我們只用了兩個變量：

/*modbus 16位值的定義，起始地址0000H,每一個值為16位 int型，占兩個字節(jié) */struct MODBUS_ADD{int LED_value;//地址:0000H  LED燈的值，該值得低8位代表分表代表LED1--LED8int LED_ctrl;//地址:0001H  控制指令};

struct MODBUS_ADD modbus_Addt;//聲明一個modbus結(jié)構(gòu)體變量struct MODBUS_ADD *modbusAdd;//結(jié)構(gòu)體指針，指向這個變量

void main(){SystemInit();init_MODBUS();modbus_Addt.LED_ctrl = COMM_PC;while(1){				//將需要交互的數(shù)據(jù)讀取到公共區(qū)/*start*/if(modbus_Addt.LED_ctrl != COMM_PC){modbus_Addt.LED_value = LED_PORT;}/*end*///同步公共區(qū)數(shù)據(jù)到實(shí)際運(yùn)行效果/*start*/switch(modbus_Addt.LED_ctrl){case COMM_PC: LED_PORT = ~(uchar)(modbus_Addt.LED_value & 0x00ff);break;case COMM_FLOW:LedFlow();break;default:LED_PORT = ~(uchar)(modbus_Addt.LED_value & 0x00ff);break;}/*end*/}}

51單片機(jī)與上位機(jī)通信采用串口的方式，串口中斷負(fù)責(zé)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，這里我們還用到了一個定時器，負(fù)責(zé)監(jiān)控當(dāng)前modbus的狀態(tài)，判斷這一幀數(shù)據(jù)是否完成，如果判斷為一幀數(shù)據(jù)接收完成，就解析該幀數(shù)據(jù)，并執(zhí)行相應(yīng)的指令。

注意一下rec_time_out這個變量，這個變量在定時器中斷里面是不斷自加的，但在串口中斷里面就清零了，這樣做的意義是判斷一幀數(shù)據(jù)是否接收完成，如果rec_time_out這個變量值大于某個值，說明在一段時間是沒有數(shù)據(jù)接收的，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)接收接收，當(dāng)然上位機(jī)那邊必須滿足一幀數(shù)據(jù)是連續(xù)發(fā)送的

串口中斷程序如下，這里用到了串口中斷發(fā)送數(shù)據(jù)幀，具體解析可以參考我的另一篇博客 http://blog.csdn.net/liucheng5037/article/details/48831993：

//串口中斷void SerISR() interrupt 4 using 2{if(RI == 1){unsigned char data_value;RI=0;if(send_buf.busy_falg == 1) return;//發(fā)送未完成時禁止接收data_value = SBUF;rec_time_out = 0;//一旦接收到數(shù)據(jù)，清空超時計數(shù)switch(rec_stat){case PACK_START:rec_num = 0;if(data_value == PACK_START)//默認(rèn)剛開始檢測第一個字節(jié)，檢測是否為本站號{modbus_recv_buf[rec_num++] = data_value;rec_stat = PACK_REC_ING;}else{rec_stat = PACK_ADDR_ERR;}break;case PACK_REC_ING:	// 正常接收modbus_recv_buf[rec_num++] = data_value;break;case PACK_ADDR_ERR:	// 地址不符合 等待超時 幀結(jié)束break;default : break;}}if(TI == 1)	 //進(jìn)入發(fā)送完成中斷，檢測是否有需要發(fā)送的數(shù)據(jù)并進(jìn)行發(fā)送{TI = 0;send_buf.index++;if(send_buf.index >= send_buf.length){send_buf.busy_falg = 0;//發(fā)送結(jié)束return;}SBUF = send_buf.buf[send_buf.index];//繼續(xù)發(fā)送下一個	}}

/* 定時器中斷 1ms*/void Time0ISR() interrupt 1 using 1{TL0 = T1MS;                     //reload timer0 low byteTH0 = T1MS >> 8;                //reload timer0 high byteif(PACK_REC_OK == time_out_check_MODBUS()) {//成功接收一幀數(shù)據(jù)后，處理modbus信息，同步公共區(qū)數(shù)據(jù)function_MODBUS(modbus_recv_buf);}}

/*超時幀檢測，在1ms定時器里面運(yùn)行，返回當(dāng)前狀態(tài)*/int time_out_check_MODBUS(void){	rec_time_out++;	if(rec_time_out == 9)				// 數(shù)據(jù)接收超時5ms,給程式足夠長的處理時間	{		rec_stat = PACK_START;		rec_num = 0;	}	else if((rec_time_out == 4) && (rec_num > 4)) // 超時數(shù)據(jù)幀結(jié)束4ms	{		rec_stat = PACK_REC_OK;//		modbus_rtu->rec_num = 0;	}		return rec_stat;		}

void function_MODBUS(unsigned char *rec_buff){	switch(rec_buff[1])	// 功能碼索引{case 1:	// 01功能碼：讀取線圈（輸出）狀態(tài)  讀取一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）//read_coil();break;case 2:	 //02功能碼：讀取輸入狀態(tài)  讀取一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）//read_input_bit();break;case 3:	//03功能碼：讀取保持型寄存器 在一個或多個保持寄存器中讀取當(dāng)前二進(jìn)制值read_reg(rec_buff);break;case 4:	//04功能碼：讀取輸入寄存器 在一個或多個輸入寄存器中讀取當(dāng)前二進(jìn)制值read_reg(rec_buff);break;case 5:	//05功能碼 ：強(qiáng)制（寫）單線圈（輸出）狀態(tài)  強(qiáng)制（寫）一個邏輯線圈通斷狀態(tài)（ON/OFF）//force_coil_bit();break;case 6:	//06功能碼：強(qiáng)制（寫）單寄存器 把二進(jìn)制寫入一個保持寄存器force_reg(rec_buff);break;case 15://force_coil_mul();break;case 16: //16功能碼：強(qiáng)制（寫）多寄存器 把二進(jìn)制值寫入一串連續(xù)的保持寄存器force_reg(rec_buff);break;default://modbus_send_buff[1] = rec_buff[1] | 0X80;//modbus_send_buff[2] = ERR_FUN_CODE;		// 不合法功能號//send_num = 5;break;}rec_stat = PACK_START;//發(fā)送之后使緩存回到初始狀態(tài)rec_num = 0;}

/*function：對應(yīng)modbus功能號03,04 批量讀寄存器input：rec_buf接收到的指令 send_data需要發(fā)送的指令*/void read_reg(unsigned char * rec_buff){	unsigned char begin_add = 0;	unsigned char data_num = 0;	unsigned char *piont;	unsigned int send_CRC;	unsigned int send_num;	int i;	begin_add = rec_buff[3]*2;//地址1字節(jié)	data_num = rec_buff[5]*2;//需要讀取的字節(jié)數(shù)	send_num = 5 + data_num;	// 5個固定字節(jié)+數(shù)據(jù)個數(shù) addr1 + fun1 + num1 ++ crc2	rec_buff[2] = data_num;//字節(jié)數(shù)	piont = (unsigned char *)modbusAdd; //將結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組，便于后面的循環(huán)讀取或?qū)懭?span style="white-space:pre">	for(i=0;i	{		rec_buff[3+i] = piont[begin_add +i];	}	send_CRC = comp_crc16(rec_buff, send_num-2);	rec_buff[send_num-2] = send_CRC >> 8;	rec_buff[send_num -1] = send_CRC;	send_count = send_num;	PutNChar(rec_buff , send_count);}/*function：對應(yīng)modbus功能號06和16,單個和批量寫寄存器input：rec_buf接收到的指令 send_data需要發(fā)送的指令*/void force_reg(unsigned char * rec_buf){	unsigned char fun_code,begin_add,data_num;//功能碼，開始地址，數(shù)據(jù)長度	unsigned int send_num;//發(fā)送數(shù)據(jù)長度	unsigned char *piont;	unsigned int send_CRC;	int i;//	send_data[0] = rec_buf[0]; //獲取站號	fun_code = rec_buf[1];	//獲取功能碼//	send_data[1] = fun_code;//	send_data[2] = rec_buf[2];//獲取起始地址//	send_data[3] = rec_buf[3];	begin_add = rec_buf[3]*2;	piont = (unsigned char *)modbusAdd;	//將結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)換為字符數(shù)組，便于后面的循環(huán)讀取或?qū)懭?span style="white-space:pre">		if(fun_code == 6)//寫單個寄存器，返回指令與接收的指令完全一樣	{		piont[begin_add] = rec_buf[4];//寄存器高位寫入		piont[begin_add+1] = rec_buf[5];//寄存器低位寫入		send_num = 8;//	}	else if(fun_code == 16)//寫多個寄存器	{		data_num = rec_buf[5]*2;		send_num = 8;		for(i=0;i		{			piont[begin_add+i] = rec_buf[7+i];		}	}	send_CRC = comp_crc16(rec_buf, send_num-2);//CRC校驗(yàn)	rec_buf[send_num-2] = send_CRC >> 8;	rec_buf[send_num -1] = send_CRC;	send_count = send_num; PutNChar(rec_buf , send_count);}