单片机RS485通信与Modbus协议

ID:415338 · 发表于 2021-7-5 22:56

RS485通信的特点
n1、采用差分信号。
n2、RS485通信速率快，最大传输速率可以达到10Mb/s以上。
n3、RS485内部采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗干扰能力大大增加。
n4、传输距离最远可以达到1200米左右。
n5、可以在总线上进行联网多机通信。
n6、RS485接口非常简单。
Modbus通信协议介绍
n1、Modbus产生的背景。
n2、Modbus协议特点。
n3、RTU协议帧数据
n4、Modbus功能码
/* 备  注：
* 1、在lesson15_3的基础上去掉按键校时，添加lesson18_2中的Modbus协议支持
* 2、利用Modbus调试精灵的写寄存器功能，可修改日期时间的每一个字节
* 3、寄存器地址0x0000～0x0006分别对应“年/月/日/时/分/秒/星期”
* 4、RS485方向控制信号由原来的P1.7改为P2.0，因本例使用了DS1302而未使用按键
*******************************************************************************
*/

#include <reg52.h>

struct sTime {  //日期时间结构体定义
unsigned int  year;
unsigned char mon;
unsigned char day;
unsigned char hour;
unsigned char min;
unsigned char sec;
unsigned char week;
};

bit flag200ms = 1;  //200ms定时标志
bit reqRefresh = 0;  //时间刷新请求
struct sTime bufTime;  //日期时间缓冲区
unsigned char T0RH = 0;  //T0重载值的高字节
unsigned char T0RL = 0;  //T0重载值的低字节

void ConfigTimer0(unsigned int ms);
void RefreshTimeShow();
extern void InitDS1302();
extern void GetRealTime(struct sTime *time);
extern void SetRealTime(struct sTime *time);
extern void UartDriver();
extern void ConfigUART(unsigned int baud);
extern void UartRxMonitor(unsigned char ms);
extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len);
extern unsigned int GetCRC16(unsigned char *ptr,  unsigned char len);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);

void main()
{
unsigned char psec=0xAA;  //秒备份，初值AA确保首次读取时间后会刷新显示

EA = 1;          //开总中断
ConfigTimer0(1); //配置T0定时1ms
ConfigUART(9600);  //配置波特率为9600
InitDS1302();    //初始化实时时钟
InitLcd1602();    //初始化液晶

//初始化屏幕上固定不变的内容
LcdShowStr(3, 0, "20  -  -  ");
LcdShowStr(4, 1, "  :  :  ");

while (1)
{
      UartDriver();  //调用串口驱动
      if (flag200ms)
      {
         flag200ms = 0;
         GetRealTime(&bufTime); //获取当前时间
         if (reqRefresh || (psec!=bufTime.sec))
         { //检测到时间刷新请求或时间有变化时刷新显示
            RefreshTimeShow();
            psec = bufTime.sec; //用当前值更新上次秒数
         }
      }
}
}
/* 将一个BCD码字节显示到屏幕上，(x,y)-屏幕起始坐标，bcd-待显示BCD码 */
void ShowBcdByte(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char bcd)
{
unsigned char str[4];

str[0] = (bcd >> 4) + '0';
str[1] = (bcd&0x0F) + '0';
str[2] = '\0';
LcdShowStr(x, y, str);
}
/* 刷新日期时间的显示 */
void RefreshTimeShow()
{
ShowBcdByte(5,  0, bufTime.year);
ShowBcdByte(8,  0, bufTime.mon);
ShowBcdByte(11, 0, bufTime.day);
ShowBcdByte(4,  1, bufTime.hour);
ShowBcdByte(7,  1, bufTime.min);
ShowBcdByte(10, 1, bufTime.sec);
}
/* 串口动作函数，根据接收到的命令帧执行响应的动作
buf-接收到的命令帧指针，len-命令帧长度 */
void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len)
{
unsigned int  crc;
unsigned char crch, crcl;

if (buf[0] != 0x01) //本例中的本机地址设定为0x01，
{                //如数据帧中的地址字节与本机地址不符，
      return;       //则直接退出，即丢弃本帧数据不做任何处理
}
//地址相符时，再对本帧数据进行校验
crc = GetCRC16(buf, len-2);  //计算CRC校验值
crch = crc >> 8;
crcl = crc & 0xFF;
if ((buf[len-2]!=crch) || (buf[len-1]!=crcl))
{
      return; //如CRC校验不符时直接退出
}
//地址和校验字均相符后，解析功能码，执行相关操作
switch (buf[1])
{
      case 0x06:  //写入单个寄存器
         if ((buf[2]==0x00) && (buf[3]<=0x06)) //地址0x0000～0x0006分别对应
         {                                  // “年/月/日/时/分/秒/星期”
            GetRealTime(&bufTime);  //获取当前时间
            switch (buf[3])  //由寄存器地址决定要修改的时间位
            {
                  case 0: bufTime.year = 0x2000 + buf[5]; break;
                  case 1: bufTime.mon  = buf[5]; break;
                  case 2: bufTime.day  = buf[5]; break;
                  case 3: bufTime.hour = buf[5]; break;
                  case 4: bufTime.min  = buf[5]; break;
                  case 5: bufTime.sec  = buf[5]; break;
                  case 6: bufTime.week = buf[5]; break;
                  default: break;
            }
            SetRealTime(&bufTime);  //写入新修改后的时间
            reqRefresh = 1;  //设置显示刷新请求
            len -= 2;  //长度-2以重新计算CRC并返回原帧
            break;
         }
         else  //寄存器地址不被支持时，返回错误码
         {
            buf[1] = 0x86;  //功能码最高位置1
            buf[2] = 0x02;  //设置异常码为02-无效地址
            len = 3;
            break;
         }

      default:  //其它不支持的功能码
         buf[1] |= 0x80;  //功能码最高位置1
         buf[2] = 0x01; //设置异常码为01-无效功能
         len = 3;
         break;
}
crc = GetCRC16(buf, len); //计算返回帧的CRC校验值
buf[len++] = crc >> 8; //CRC高字节
buf[len++] = crc & 0xFF;  //CRC低字节
UartWrite(buf, len);    //发送返回帧
}
/* 配置并启动T0，ms-T0定时时间 */
void ConfigTimer0(unsigned int ms)
{
unsigned long tmp;  //临时变量

tmp = 11059200 / 12;    //定时器计数频率
tmp = (tmp * ms) / 1000;  //计算所需的计数值
tmp = 65536 - tmp;       //计算定时器重载值
tmp = tmp + 33;          //补偿中断响应延时造成的误差
T0RH = (unsigned char)(tmp>>8);  //定时器重载值拆分为高低字节
T0RL = (unsigned char)tmp;
TMOD &= 0xF0; //清零T0的控制位
TMOD |= 0x01; //配置T0为模式1
TH0 = T0RH;    //加载T0重载值
TL0 = T0RL;
ET0 = 1;       //使能T0中断
TR0 = 1;       //启动T0
}
/* T0中断服务函数，执行按键扫描和200ms定时 */
void InterruptTimer0() interrupt 1
{
static unsigned char tmr200ms = 0;

TH0 = T0RH;  //重新加载重载值
TL0 = T0RL;
UartRxMonitor(1);  //串口接收监控
tmr200ms++;
if (tmr200ms >= 200)  //定时200ms
{
      tmr200ms = 0;
      flag200ms = 1;
}
}