支持作为Modbus从站设备的Modbus RTU模式的源码

ID:360570 · 发表于 2018-6-27 20:47

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//此代码只支持作为Modbus从站设备的Modbus RTU模式
//
//支持的功能码：
//0x03 读保持寄存器（读多个保持寄存器的值，有效地位为0-99）
//0x06 写单个寄存器（写入一个寄存器的值，有效地址为0-99）
//0x10 写多个寄存器（写入多个寄存器的值，有效地址为0-99）
//
//支持的异常码：
//0x01 非法功能码（不支持的功能码）
//0x02 非法数据地址（起始地址不在有效范围内）
//0x03 非法数据值（在起始地址的基础上，数量是不合法的）
//----------------------------------------------------------------------------//
#include "Modbus.h"
#include "main.h"
/* 变量定义 ------------------------------------------------------------------*/
uint8_t Modbus_Send_Buff[Modbus_Max_Send_Buff]; //发送数据缓冲区
uint8_t Modbus_Rcv_Buff[Modbus_Max_Rcv_Buff]; //接收数据缓冲区
uint8_t Modbus_Timeout_Cnt; //定时器中断计数
uint8_t Modbus_Rcv_Cnt; //接收字节计数
uint8_t Modbus_Rcv_flag; //设备进入接收状态标志
uint8_t Modbus_Cmd_flag; //设备进入命令解析状态标志
uint8_t Modbus_Exe_flag; //设备进入命令执行状态标志
uint8_t Modbus_Function; //从站设备需执行的功能
uint16_t HoldingReg[100] = {0x0123, 0x4567, 0x89AB, 0xCDEF}; //保持寄存器
/* 函数定义 ------------------------------------------------------------------*/
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：逐位计算法CRC16校验，在Modbus中CRC结果要进行高低字节交换，即低字节在前，高字节在后
//入口参数：puchMsg是要进行CRC校验的消息；usDataLen是消息中字节数
//出口参数：计算出来的CRC校验码，16位长度
//最后修改：2015.11.29
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
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;
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：Modbus初始化
//入口参数：ID是从站站号
//出口参数：无
//最后修改：2015.11.20
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_Init(void)
{
uint16_t i;
//----------------------------------------------------------//
//Modbus相关变量初始化
//----------------------------------------------------------//
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++) //清除接收缓冲区
{
Modbus_Rcv_Buff[i] = '\0';
}
for(i = 0; i < Modbus_Max_Send_Buff; i++) //清除发送缓冲区
{
Modbus_Send_Buff[i] = '\0';
}
//----------------------------------------------------------//
//TIM2定时器使能
//----------------------------------------------------------//
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：Modbus命令解析函数
//入口参数：无
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.11
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_Cmd(void)
{
uint8_t Modbus_CRC_Rcv_Hi; //接收到的ModbusCRC校验码高字节
uint8_t Modbus_CRC_Rcv_Lo; //接收到的ModbusCRC校验码低字节
uint16_t Modbus_CRC_Rcv; //接收到的ModbusCRC校验码
uint16_t Modbus_CRC_Cal; //根据接收到的数据计算出来的CRC值
//----------------------------------------------------------//
//开始命令解析
//----------------------------------------------------------//
if(Modbus_Cmd_flag == 1)
{
if(Modbus_Rcv_Cnt > 4) //如果接收到的一帧的字节数大于4 首先确保帧的长度在正常范围
{
Modbus_CRC_Rcv_Lo = Modbus_Rcv_Buff[Modbus_Rcv_Cnt - 2]; //接收到的ModbusCRC校验码低字节
Modbus_CRC_Rcv_Hi = Modbus_Rcv_Buff[Modbus_Rcv_Cnt - 1]; //接收到的ModbusCRC校验码高字节
Modbus_CRC_Rcv = (uint16_t)(Modbus_CRC_Rcv_Lo << 8 | Modbus_CRC_Rcv_Hi); //接收到的ModbusCRC校验码（16位）
Modbus_CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Rcv_Buff, Modbus_Rcv_Cnt - 2); //根据接收到的数据计算CRC值
if(Modbus_CRC_Cal == Modbus_CRC_Rcv) //如果计算的CRC值与接受的CRC值相等
{
//USART_SendByte(USART1, 0xAC);
if(Slave_Address == Modbus_Rcv_Buff[0]) //如果是本机地址
{
switch(Modbus_Rcv_Buff[1]) //用switch分支语句来确定功能
{
case Modbus_ReadHoldingReg: //如果是读保存寄存器
Modbus_Function = Modbus_ReadHoldingReg; //将从站设备需执行的功能赋值为读保存寄存器
Modbus_Exe_flag = 1; //设备进入命令执行状态
break; //跳出分支语句
case Modbus_WriteSingleReg:
Modbus_Function = Modbus_WriteSingleReg; //将从站设备需执行的功能赋值为写单个寄存器
Modbus_Exe_flag = 1; //设备进入命令执行状态
break; //跳出分支语句
case Modbus_WriteMultipleReg:
Modbus_Function = Modbus_WriteMultipleReg; //将从站设备需执行的功能赋值为写多个寄存器
Modbus_Exe_flag = 1; //设备进入命令执行状态
break; //跳出分支语句
default:
Modbus_ErrorHandling(0x01); //所有功能码都不符合，则返回功能码错误异常响应报文
return;
}
}
else //否则清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
{
Modbus_ClearBuff();
}
}
else //否则清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
{
Modbus_ClearBuff();
}
}
else //否则清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
{
Modbus_ClearBuff();
}
Modbus_Cmd_flag = 0; //设备退出命令解析状态标志
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：Modbus命令执行函数
//入口参数：无
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.6
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
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;
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：功能码0x03，读保持寄存器
//入口参数：无
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.5
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_ReadHoldingReg_Process(void)
{
uint8_t Send_Cnt; //发送字节数量
uint16_t StartAddress_Reg; //要读取的寄存器起始地址
uint16_t Num_Reg; //要读取的寄存器的数量
uint16_t CRC_Cal; //CRC校验码
uint16_t i, j; //临时变量
StartAddress_Reg = Modbus_Rcv_Buff[2] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[3]; //从接收数据缓冲区得到要读取的寄存器起始地址
Num_Reg = Modbus_Rcv_Buff[4] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[5]; //从接收数据缓冲区得到要读取的寄存器数量
if(StartAddress_Reg < 100) //寄存器起始地址在正确范围内
{
if(StartAddress_Reg + Num_Reg < 100 && Num_Reg > 0) //起始地址+寄存器数量位于正确范围内并且寄存器数量正确
{
Send_Cnt = 3 + (Num_Reg << 1) + 2; //计算发送字节数量
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //从站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_ReadHoldingReg; //功能码
Modbus_Send_Buff[2] = Num_Reg << 1; //寄存器字节数量等于寄存器数量乘2
for(i = StartAddress_Reg, j = 3; i < StartAddress_Reg + Num_Reg; i++, j += 2) //读取寄存器的数据
{
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)); //计算发送数据的CRC校验码
Modbus_Send_Buff[3 + (Num_Reg << 1)] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字节
Modbus_Send_Buff[3 + (Num_Reg << 1) + 1] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字节
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, Send_Cnt); //发送响应报文
Modbus_ClearBuff(); //清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x03); //非法数据值
}
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x02); //非法数据地址
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：功能码0x06，写单个寄存器
//入口参数：无
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.6
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_WriteSingleReg_Process(void)
{
uint8_t Send_Cnt; //发送字节数量
uint16_t Address_Reg; //要写入的寄存器地址
uint16_t Value_Reg; //要写入的寄存器值
uint16_t CRC_Cal; //CRC校验码
Address_Reg = Modbus_Rcv_Buff[2] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[3]; //从接收数据缓冲区得到要写入的寄存器地址
Value_Reg = Modbus_Rcv_Buff[4] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[5]; //从接收数据缓冲区得到要写入的寄存器值
if(Address_Reg < 100) //寄存器起始地址在正确范围内
{
Send_Cnt = 6 + 2; //计算发送字节数量
HoldingReg[Address_Reg] = Value_Reg; //将要写入的寄存器值写入寄存器
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //从站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_WriteSingleReg; //功能码
Modbus_Send_Buff[2] = (uint8_t)(Address_Reg >> 8); //寄存器地址高字节
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(Address_Reg & 0x00FF); //寄存器地址低字节
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(HoldingReg[Address_Reg] >> 8); //寄存器值高字节
Modbus_Send_Buff[5] = (uint8_t)(HoldingReg[Address_Reg] & 0x00FF); //寄存器值低字节
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 6); //计算发送数据的CRC校验码
Modbus_Send_Buff[6] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字节
Modbus_Send_Buff[7] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字节
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, Send_Cnt); //发送响应报文
Modbus_ClearBuff(); //清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x02); //非法数据地址
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：功能码0x10，写多个寄存器
//入口参数：无
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.9
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_WriteMultipleReg_Process(void)
{
uint8_t Send_Cnt; //发送字节数量
uint16_t StartAddress_Reg; //要写入的寄存器起始地址
uint16_t Num_Reg; //要写入的寄存器的数量
uint16_t CRC_Cal; //CRC校验码
uint16_t i, j; //临时变量
StartAddress_Reg = Modbus_Rcv_Buff[2] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[3]; //从接收数据缓冲区得到要写入的寄存器起始地址
Num_Reg = Modbus_Rcv_Buff[4] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[5]; //从接收数据缓冲区得到要写入的寄存器数量
if(StartAddress_Reg < 100) //寄存器起始地址在正确范围内
{
if(StartAddress_Reg + Num_Reg < 100 && Num_Reg > 0) //起始地址+寄存器数量位于正确范围内并且寄存器数量正确
{
for(i = StartAddress_Reg, j = 7; i < StartAddress_Reg + Num_Reg; i++, j += 2) //将要写入的寄存器值写入寄存器
{
HoldingReg[i] = Modbus_Rcv_Buff[j] << 8 | Modbus_Rcv_Buff[j + 1];
}
Send_Cnt = 6 + 2;
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //从站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_WriteMultipleReg; //功能码
Modbus_Send_Buff[2] = (uint8_t)(StartAddress_Reg >> 8); //寄存器起始地址高字节
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(StartAddress_Reg & 0x00FF); //寄存器起始地址低字节
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(Num_Reg >> 8); //寄存器数量高字节
Modbus_Send_Buff[5] = (uint8_t)(Num_Reg & 0x00FF); //寄存器数量低字节
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 6); //计算发送数据的CRC校验码
Modbus_Send_Buff[6] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字节
Modbus_Send_Buff[7] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字节
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, Send_Cnt); //发送响应报文
Modbus_ClearBuff(); //清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x03);
}
}
else
{
Modbus_ErrorHandling(0x02);
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：错误处理
//入口参数：ErrorType是错误类型
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.11
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_ErrorHandling(uint8_t ErrorType)
{
uint16_t CRC_Cal; //CRC校验码
switch(ErrorType) //用switch分支语句来确定Modbus异常码
{
case 0x01: //非法功能码
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //从站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_Rcv_Buff[1] + 0x80; //异常功能码
Modbus_Send_Buff[2] = 0x01; //异常码
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3); //计算发送数据的CRC校验码
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字节
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字节
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, 5); //发送异常响应报文
break;
case 0x02: //非法数据地址
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //从站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_Rcv_Buff[1] + 0x80; //异常功能码
Modbus_Send_Buff[2] = 0x02; //异常码
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3); //计算发送数据的CRC校验码
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字节
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字节
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, 5); //发送异常响应报文
break;
case 0x03: //非法数据值
Modbus_Send_Buff[0] = Slave_Address; //从站地址
Modbus_Send_Buff[1] = Modbus_Rcv_Buff[1] + 0x80; //异常功能码
Modbus_Send_Buff[2] = 0x03; //异常码
CRC_Cal = Modbus_CRC16(Modbus_Send_Buff, 3); //计算发送数据的CRC校验码
Modbus_Send_Buff[3] = (uint8_t)(CRC_Cal >> 8); //先是低字节
Modbus_Send_Buff[4] = (uint8_t)(CRC_Cal & 0x00FF); //后是高字节
USART_SendString(USART1, Modbus_Send_Buff, 5); //发送异常响应报文
break;
// default:
// return;
}
Modbus_ClearBuff(); //清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：清空接收数据缓冲区和发送数据缓冲区
//入口参数：无
//出口参数：无
//最后修改：2015.12.5
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
void Modbus_ClearBuff(void)
{
uint16_t i;
for(i = 0; i < Modbus_Max_Rcv_Buff; i++) //清除接收缓冲区
{
Modbus_Rcv_Buff[i] = '\0';
}
Modbus_Rcv_Cnt = 0; //接收字节计数清0
for(i = 0; i < Modbus_Max_Send_Buff; i++) //清除发送缓冲区
{
Modbus_Send_Buff[i] = '\0';
}
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：把一个字节的高4位十六进制数存到另一个字节的低4位里
//入口参数：一个字节的数据
//出口参数：另一个字节
//最后修改：2015.11.28
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
uint8_t High4BitsToOneByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t tempByte;
tempByte = (Byte >> 4) & 0x0F;
return tempByte;
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：把一个字节的低4位十六进制数存到另一个字节的低4位里
//入口参数：一个字节的数据
//出口参数：另一个字节
//最后修改：2015.11.28
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
uint8_t Low4BitsToOneByte(uint8_t Byte)
{
uint8_t tempByte;
tempByte = Byte & 0x0F;
return tempByte;
}
//----------------------------------------------------------------------------//
//函数功能：把低4位16进制数转换为在OLED字库上对应的0~9和A~F
//入口参数：HexByte是低4位16进制数
//出口参数：OLED字库上对应的0~9和A~F
//最后修改：2015.11.28
//备注：
//----------------------------------------------------------------------------//
uint8_t HexToOLEDAsc(uint8_t HexByte)
{
if((HexByte >= 0x00) && (HexByte <= 0x09)) //数字0~9
{
HexByte += 0x30;
}
else if((HexByte >= 0x0A) && (HexByte <= 0x0F)) //数字A~F
{
HexByte += 0x37;
}
else
{
HexByte = 0xff;
}
return HexByte;
}