基于51單片機(jī)modbusRTU從機(jī)設(shè)計(jì)
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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。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201611/318646.htmmodbus協(xié)議被設(shè)計(jì)出來是針對(duì)PLC應(yīng)用的，這里我們可以簡(jiǎn)單的模擬PLC環(huán)境，可以在單片機(jī)里面設(shè)計(jì)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(duì)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(gè)變量：
/*modbus 16位值的定義，起始地址0000H,每一個(gè)值為16位 int型，占兩個(gè)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(gè)modbus結(jié)構(gòu)體變量struct MODBUS_ADD *modbusAdd;//結(jié)構(gòu)體指針，指向這個(gè)變量
在主函數(shù)中，只需要查詢這塊區(qū)域的值，作出相應(yīng)的動(dòng)作就好了：
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*/}}接下來看modbus協(xié)議具體怎么實(shí)現(xiàn)的，可以看到在主函數(shù)中是沒有參與這個(gè)協(xié)議的，也就是相當(dāng)于modbus協(xié)議的實(shí)現(xiàn)是在另外一個(gè)線程中，主函數(shù)不需要關(guān)心實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，這樣做的好處的是主函數(shù)可以近針對(duì)于自己的實(shí)現(xiàn)任務(wù)，二不用考慮任務(wù)的參數(shù)從哪來的
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(gè)定時(shí)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(gè)變量，這個(gè)變量在定時(shí)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(gè)變量值大于某個(gè)值，說明在一段時(shí)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(shí)禁止接收data_value = SBUF;rec_time_out = 0;//一旦接收到數(shù)據(jù)，清空超時(shí)計(jì)數(shù)switch(rec_stat){case PACK_START:rec_num = 0;if(data_value == PACK_START)//默認(rèn)剛開始檢測(cè)第一個(gè)字節(jié)，檢測(cè)是否為本站號(hào){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(shí) 幀結(jié)束break;default : break;}}if(TI == 1) //進(jìn)入發(fā)送完成中斷，檢測(cè)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(gè) }}定時(shí)器實(shí)現(xiàn)函數(shù)，注意超時(shí)檢測(cè)方法：
/* 定時(shí)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(shí)幀檢測(cè)，在1ms定時(shí)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(shí)5ms,給程式足夠長(zhǎng)的處理時(shí)間 { rec_stat = PACK_START; rec_num = 0; } else if((rec_time_out == 4) && (rec_num > 4)) // 超時(shí)數(shù)據(jù)幀結(jié)束4ms { rec_stat = PACK_REC_OK;// modbus_rtu->rec_num = 0; } return rec_stat; }一幀數(shù)據(jù)接收成功后，執(zhí)行方法就在函數(shù)function_MODBUS中，如下，指令解析和發(fā)動(dòng)都是嚴(yán)格按照modbus協(xié)議來的，這里只是用到了協(xié)議的常用的幾個(gè)指令，大家可以自由擴(kuò)展，
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(gè)或多個(gè)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(gè)或多個(gè)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(gè)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(gè)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(hào)//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(duì)應(yīng)modbus功能號(hào)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(gè)固定字節(jié)+數(shù)據(jù)個(gè)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基于51單片機(jī)modbus下位機(jī)設(shè)計(jì)這里就結(jié)束了，這種方法是比較靈活了，將協(xié)議的實(shí)現(xiàn)單獨(dú)放在一層，避免與主函數(shù)有太多交互
評(píng)論