軟件架構(gòu)
本modbus基于狀態(tài)機(jī)框架實(shí)現(xiàn)，因此具有極快的響應(yīng)速度。不過(guò)狀態(tài)機(jī)沒(méi)有自己的緩存可以保存信息，因此需要額外的變量來(lái)存放對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，所以該框架占用的內(nèi)存會(huì)比緩存對(duì)比框架要多。
安裝教程
1.先準(zhǔn)備好一個(gè)工程，可以是新建的空的工程也可以是舊的工程，這里以新工程來(lái)舉例。雙擊“新建工程.bat”，名字可以任意，只要是英文就行。這里隨便寫個(gè)modbus。
2.復(fù)制modbus.h和modbus.c到工程文件夾。
3.打開工程，在任意工程文件夾里雙擊，比如雙擊DEVICE文件夾，在彈出的選擇框中雙擊modbus.c將其添加到工程中。
void main(){ //main函數(shù)，必須的。system_init(); //系統(tǒng)初始化函數(shù)，也是必須的。while(1){}}
#include "ecbm_core.h"//加載庫(kù)函數(shù)的頭文件。#include "modbus.h" //加載modbus的頭文件。void main(){ //main函數(shù)，必須的。system_init(); //系統(tǒng)初始化函數(shù)，也是必須的。while(1){}}void uart1_receive_callback(void){//接收處理部分。ecbm_modbus_rtu_receive();}void ecbm_modbus_rtu_set_data(emu8 dat){//發(fā)送數(shù)據(jù)部分。uart_char(1,dat);//ECBM庫(kù)的發(fā)送函數(shù)。}emu8 ecbm_modbus_rtu_get_data(void){//獲取串口值部分。return SBUF;//串口1的寄存器}
void main(){ //main函數(shù)，必須的。system_init(); //系統(tǒng)初始化函數(shù)，也是必須的。timer_init(); //初始化定時(shí)器。timer_start(0); //開啟定時(shí)器0。while(1){ecbm_modbus_rtu_run();//運(yùn)行modbus函數(shù)。}}void uart1_receive_callback(void){//接收處理部分。ecbm_modbus_rtu_receive();}void ecbm_modbus_rtu_set_data(emu8 dat){//發(fā)送數(shù)據(jù)部分。uart_char(1,dat);//ECBM庫(kù)的發(fā)送函數(shù)。}emu8 ecbm_modbus_rtu_get_data(void){//獲取串口值部分。return SBUF;//串口1的寄存器}void tim0_fun(void)TIMER0_IT_NUM {//定時(shí)器處理部分ECBM_MODBUS_RTU_TIMEOUT_RUN();}
使用說(shuō)明
modbus是基于串口的通信協(xié)議，用于電腦訪問(wèn)設(shè)備的寄存器來(lái)完成設(shè)置或者執(zhí)行某些動(dòng)作。
其固定的數(shù)據(jù)格式為：
【設(shè)備地址】+【功能碼】+【起始地址】+【功能碼相關(guān)】+【CRC校驗(yàn)】。
本庫(kù)目前支持01,02,03,04,05,06,10共7個(gè)功能碼。
功能碼詳解
【01】讀線圈
舉例：主機(jī)發(fā)送【01 01 00 00 00 01 FD CA】。意思是讀取地址為01的設(shè)備中0000號(hào)線圈的值。
舉例：主機(jī)發(fā)送【01 02 00 00 00 03 38 0B】。意思是讀取地址為01的設(shè)備中0000~0002號(hào)3個(gè)離散量的值。
【03】讀保持寄存器
舉例：主機(jī)發(fā)送【01 03 00 0A 00 03 25 C9 】。意思是讀取地址為01的設(shè)備中000A~000C號(hào)3個(gè)寄存器的值。
【04】讀輸入寄存器
舉例：主機(jī)發(fā)送【01 04 00 00 00 01 31 CA 】。意思是讀取地址為01的設(shè)備中0000號(hào)輸入寄存器的值。
【05】寫單個(gè)線圈
舉例：主機(jī)發(fā)送【01 05 00 0A FF 00 AC 38 】。意思是將地址為01的設(shè)備中000A號(hào)線圈的值設(shè)置為1。
【06】寫單個(gè)寄存器
【10】寫多個(gè)寄存器
舉例：主機(jī)發(fā)送【01 10 00 0A 00 04 08 11 11 22 22 33 33 44 44 5D 5E 】。意思是將地址為01的設(shè)備中000A~000D號(hào)4個(gè)寄存器的值分別設(shè)置為0x1111、0x2222、0x3333、0x4444。
如何自定義modbus寄存器
為了方便大家使用，本庫(kù)默認(rèn)包含了兩個(gè)數(shù)組作為modbus通信中的寄存器。其中：
ecbm_modbus_rtu_bit_buf，用
于存放線圈操作。也就是功能碼01會(huì)從這個(gè)數(shù)組里讀取數(shù)據(jù)，功能碼05會(huì)往這個(gè)數(shù)組寫數(shù)據(jù)。
ecbm_modbus_rtu_reg_buf，用于存放寄存器操作。也就是功能碼03能從這個(gè)數(shù)據(jù)里讀取數(shù)據(jù)，功能碼06會(huì)往這個(gè)數(shù)組里寫數(shù)據(jù)。而功能碼10可以一次性寫多個(gè)數(shù)據(jù)到數(shù)組里。
但是如果需要本庫(kù)來(lái)對(duì)接舊項(xiàng)目，或者您的項(xiàng)目更加復(fù)雜，不是單純的存取寄存器，那么可以取消自帶的數(shù)組，然后定義新的讀寫函數(shù)即可。
一、不需要庫(kù)自帶的線圈緩存：
第一步，關(guān)閉線圈緩存使能。
第二步：重建線圈讀寫函數(shù)。因?yàn)樵瓉?lái)的讀寫函數(shù)都是操作自帶緩存的，取消緩存之后函數(shù)也會(huì)失效。
重建很簡(jiǎn)單，定義一個(gè)ecbm_modbus_cmd_write_bit函數(shù)和ecbm_modbus_cmd_read_bit函數(shù)就行。下面舉個(gè)例子：
void ecbm_modbus_cmd_write_bit(emu16 addr,emu8 dat){if(addr==101){//比如地址為101的線圈是管理者LED的亮滅狀態(tài)的。if(dat==0){//如果往101寫入了0，LED_OFF;//就關(guān)閉LED。}else{//否則LED_ON;//就打開LED。}}if(addr==0){//比如地址0，對(duì)應(yīng)了板子上DCDC的使能。dc_dc_en=dat;//將寫入數(shù)據(jù)賦予使能。}}void ecbm_modbus_cmd_read_bit(emu16 addr,emu8 * dat){if(addr==101){//比如地址為101的線圈是管理者LED的亮滅狀態(tài)的。if(LED_PIN==0){//如果該引腳是低電平，說(shuō)明LED是亮的。*dat=1;//注意，這里返回1的原因是通常LED用低電平點(diǎn)亮。}else{//否則*dat=0;//返回0。}}if(addr==0){//比如地址0，對(duì)應(yīng)了板子上DCDC的使能。*dat=dc_dc_en;//將使能狀態(tài)返回去。}}
二、如果不需要自帶的寄存器緩存。
也是分兩步就OK。
第一步，關(guān)閉寄存器緩存使能。
第二步，重建寄存器讀寫函數(shù)，理由同上。分別是ecbm_modbus_cmd_write_reg和ecbm_modbus_cmd_read_reg。
舉個(gè)例子：
void ecbm_modbus_cmd_write_reg(emu16 addr,emu16 dat){if(addr<512){//可以把512以下的地址作為OLED的緩存(128*64個(gè)點(diǎn)需要128x64/16=512個(gè)16位寄存器)。OLED_BUF[addr]=dat;}else{//512以上的地址作為另一組。MCU_SETTING[addr-512]=dat;if(addr==512){//當(dāng)?shù)刂窞?12的寄存器的D0位if(dat&0x0001){//被寫1的時(shí)候，定義為用戶要更新OLED。OLED_SHOW();//刷新OLED顯示。}}}}void ecbm_modbus_cmd_read_reg(emu16 addr,emu16 * dat){if(addr<512){//可以把512以下的地址作為OLED的緩存(128*64個(gè)點(diǎn)需要128x64/16=512個(gè)16位寄存器)。*dat=OLED_BUF[addr];}else{//512以上的地址作為另一組。*dat=MCU_SETTING[addr-512];}}
由此可見(jiàn)，自定義的modbus寄存器不僅僅可以完成普通的儲(chǔ)存功能，還能具備一些觸發(fā)功能，可以通過(guò)下發(fā)指令來(lái)讓單片機(jī)執(zhí)行某些動(dòng)作。
這將極大的擴(kuò)展modbus的使用場(chǎng)景。
圖形化配置界面說(shuō)明
眾所周知，圖形化配置界面是ECBM系列的特點(diǎn)，自然在本modbus庫(kù)也不例外的。
首先用keil打開modbus.h，在左下角找到Configuration Wizard標(biāo)簽。點(diǎn)擊即可進(jìn)入圖形化配置界面。
這個(gè)界面是keil的功能，因此用IAR和GCC是沒(méi)有辦法享受到的喔。
下面我來(lái)一一說(shuō)明：
本機(jī)地址/ID
顧名思義，在總線中為了區(qū)分不同設(shè)備而設(shè)立的一個(gè)唯一的地址。在使用中要確保該地址是唯一的，否則在總線中就會(huì)沖突。
由于圖形化配置界面設(shè)置的信息在編譯后就不能修改了，所以要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)ID地址可以通過(guò)修改變量ecbm_modbus_rtu_id來(lái)實(shí)現(xiàn)。
超時(shí)時(shí)間
在串口通信中，可能會(huì)遇到通信中斷的情況。
由于modbus-rtu在傳輸上使用了原始數(shù)據(jù)傳輸，也就是說(shuō)0x00到0xFF都可以用來(lái)表示數(shù)據(jù)，那么就沒(méi)有哪個(gè)值是可以專門用來(lái)當(dāng)幀頭幀尾的了。
在這一點(diǎn)上，modbus-ascii就做得很好，它只用字符0到9和A到F表示數(shù)據(jù)，用：號(hào)表示幀頭，這樣就可以通過(guò)幀頭來(lái)判斷一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開始和結(jié)束。
由于modbus-rtu不能這樣操作，那么為了能使modbus從機(jī)在通信中斷后可以恢復(fù)到待接收狀態(tài)，需要設(shè)定一個(gè)時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是超時(shí)時(shí)間。
在圖形化配置界面設(shè)置中，設(shè)置值代表ECBM_MODBUS_RTU_TIMEOUT_RUN執(zhí)行的次數(shù)。
比如圖中設(shè)置為5，如果ECBM_MODBUS_RTU_TIMEOUT_RUN每10mS運(yùn)行一次，那么只要超過(guò)5*10=50mS沒(méi)收到串口數(shù)據(jù)，就認(rèn)為是通信中斷，然后modbus恢復(fù)待接收態(tài)。
線圈讀寫功能設(shè)置
線圈這個(gè)概念來(lái)源于以前的工業(yè)設(shè)備，一個(gè)線圈就是指一個(gè)繼電器，繼電器通常是單刀雙擲可以輸出高低電平，所以說(shuō)白了線圈就是一個(gè)位寄存器可以儲(chǔ)存一個(gè)比特的信息。
線圈緩存
這個(gè)緩存其實(shí)也就是一個(gè)u8型數(shù)組，由于線圈就是一個(gè)比特的數(shù)據(jù)，用一個(gè)字節(jié)來(lái)存一個(gè)比特太浪費(fèi)空間了。
為了方便大家往u8型數(shù)組里存比特?cái)?shù)據(jù)，本庫(kù)已經(jīng)把這個(gè)算法寫好了。
使能這個(gè)選項(xiàng)時(shí)，本庫(kù)會(huì)定義一個(gè)數(shù)組ecbm_modbus_rtu_bit_buf，同時(shí)會(huì)將對(duì)應(yīng)的讀寫函數(shù)ecbm_modbus_cmd_write_bit，ecbm_modbus_cmd_read_bit定義好，通過(guò)調(diào)用讀寫函數(shù)就可以讀寫對(duì)應(yīng)的線圈。
如果是移植本庫(kù)到以前的工程中，也就是說(shuō)在原來(lái)的工程中已經(jīng)有了緩存了，那么可以不使能本選項(xiàng)。
不使能的話，數(shù)組ecbm_modbus_rtu_bit_buf就不會(huì)定義，同時(shí)讀寫函數(shù)也需要你自己去寫了。畢竟作者也無(wú)法預(yù)料你的舊工程用的是什么緩存嘛。
線圈緩存總數(shù)
這個(gè)設(shè)置涉及modbus通信的地址和數(shù)據(jù)總數(shù)判斷，所以一定要根據(jù)實(shí)際情況填寫。
數(shù)值的單位是字節(jié)，如果需要10個(gè)線圈，要兩個(gè)字節(jié)可以放得下，那么就應(yīng)該填上2。
線圈起始地址
這個(gè)是應(yīng)對(duì)特殊要求的，對(duì)于大部分用戶而言，保持為0就可以了。
線圈指令使能
主要涉及兩個(gè)指令：一個(gè)用于讀線圈的01指令，一個(gè)用于寫線圈的05指令。使能對(duì)應(yīng)指令，可以讓本庫(kù)編譯相應(yīng)的指令解析代碼。所以有需求就可以使能，沒(méi)有需求就不使能以節(jié)省程序空間。
寄存器讀寫功能設(shè)置
寄存器這個(gè)概念比線圈好理解，就和單片機(jī)的寄存器差不多一個(gè)意思，然后modbus的寄存器是16位的。
寄存器緩存
和上面的線圈一樣，為了方便大家，讀寫的算法已經(jīng)寫好。
使能緩存就會(huì)定義u16型數(shù)組ecbm_modbus_rtu_reg_buf還有讀寫函數(shù)ecbm_modbus_cmd_write_reg和ecbm_modbus_cmd_read_reg。
如果是移植到舊工程或者想自定義讀寫函數(shù)，就不使能這個(gè)選項(xiàng)，然后自己定義讀寫函數(shù)就好了。
寄存器緩存總數(shù)
這個(gè)參數(shù)是用于定義緩存數(shù)組，請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況填寫。由于u16型是可以直接定義的，所以本選項(xiàng)的單位是字（1字節(jié)=8比特、一字=16比特）。用多少就填多少。
寄存器起始地址
這個(gè)是應(yīng)對(duì)特殊要求的，對(duì)于大部分用戶而言，保持為0就可以了。
寄存器指令使能
主要涉及三個(gè)指令：一個(gè)用于讀寄存器的03指令，兩個(gè)用于寫寄存器的06指令和10指令。
其中06指令一次只能寫一個(gè)寄存器。
10指令可以一次寫多個(gè)寄存器。
使能對(duì)應(yīng)指令，可以讓本庫(kù)編譯相應(yīng)的指令解析代碼。所以有需求就可以使能，沒(méi)有需求就不使能以節(jié)省程序空間。
另外在10指令那里，還有個(gè)選項(xiàng)是寫入緩存總數(shù)的，這是因?yàn)閙odbus通信都是需要計(jì)算CRC的。
如果CRC錯(cuò)誤則本次傳輸?shù)男畔⑷孔鲝U。因此在CRC結(jié)果出來(lái)之前，傳入的數(shù)據(jù)都會(huì)放在寫入緩存中。
而這個(gè)選項(xiàng)就是定義這個(gè)緩存的大小，單位也是字（16比特）。
如果寫入緩存的定義為10，實(shí)際通信傳輸了15，那么就會(huì)因?yàn)閿?shù)據(jù)溢出導(dǎo)致程序出問(wèn)題，所以還是注意要符合實(shí)際。
IO系統(tǒng)指令使能
這里包含了兩個(gè)指令，一個(gè)是02指令讀離散量輸入，另一個(gè)是04指令讀輸入寄存器。
由于外界輸入千變?nèi)f化，所以這兩個(gè)指令對(duì)應(yīng)函數(shù)沒(méi)有定義。如果有需要就先使能，然后定義相應(yīng)的讀函數(shù)。
02指令對(duì)應(yīng)的是ecbm_modbus_cmd_read_io_bit函數(shù)。
04指令對(duì)應(yīng)的是ecbm_modbus_cmd_read_io_reg函數(shù)。
這個(gè)項(xiàng)目的倉(cāng)庫(kù)地址為：
https://gitee.com/ecbm/modbus
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