STM32|移植FreeModbus详细过程

modbus是一个非常好的串口协议（当然也能用在网口上），它简洁、规范、强大。可以满足大部分的工业、嵌入式需求。

这里详细说下如何将freemodbus移植到stm32平台。我之前下载的版本是1.5，当前官网最新的版本是1.6。两者差别不大，这里以1.5版本做演示。

1下载

下载好之后，解压得到如下内容：

我们需要的是modbus这个文件夹，和demo->BARE下的port文件夹。

2准备一个STM32的工程文件夹

在工程文件夹下新建一个文件夹：FreeModbus。将第一步获取的两个文件夹放到里面。

打开工程，添加两个group，名字分别为modbus和port。将这两个文件夹下的C文件都添加进来，tcp相关的除外。

文件包含路径，也添加这几个文件夹的位置：

3完善portserial.c文件

该文件就是modbus通信中用到的串口的初始化配置文件。我这里选择usart1，波特率9600.

第一次打开这个文件，内容如下：

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voidvMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable ){    }
BOOLxMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity ){    return FALSE;}
BOOLxMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte ){        return TRUE;}

认真看一下函数名字，你会发现这些函数分别是：串口使能、串口初始化、发送一个字节、接收一个字节等等。

完善后代码如下：

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voidvMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable ){      if(xRxEnable == TRUE)  {    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);  }  else  {    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);  }    if(xTxEnable == TRUE)  {    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, ENABLE);  }  else  {    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_TC, DISABLE);  }}
BOOLxMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity ){  USART1_Config((uint16_t)ulBaudRate);    USART_NVIC();  return TRUE;}
BOOLxMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte ){          USART_SendData(USART1, ucByte);    return TRUE;}
BOOLxMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte ){      *pucByte = USART_ReceiveData(USART1);   return TRUE;}

static void prvvUARTTxReadyISR( void ){    pxMBFrameCBTransmitterEmpty(  );}

static void prvvUARTRxISR( void ){    pxMBFrameCBByteReceived(  );}

void USART1_IRQHandler(void){    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) == SET)  {    prvvUARTRxISR();         USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);     }    if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_ORE) == SET)  {      USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_ORE);    prvvUARTRxISR();     }      if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_TC) == SET)  {    prvvUARTTxReadyISR();        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_TC);  }}

其中USART1_Config((uint16_t)ulBaudRate);和    USART_NVIC();是串口初始化的代码，如下：

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void USART1_Config(uint16_t buad){    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;            RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);                GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);            GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);              USART_InitStructure.USART_BaudRate = buad;    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;        USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);     USART_Cmd(USART1, ENABLE);}

void USART_NVIC(void){  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;      NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0);      NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}

4完善porttimer.c文件

modbus工作时需要一个定时器，所以这里配置一个定时器。定时器时基是50us，周期做为参数输入。代码如下：

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BOOLxMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us ){  timer2_init(usTim1Timerout50us);  timer2_nvic();  return TRUE;}

voidvMBPortTimersEnable(  ){      TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);  TIM_SetCounter(TIM2,0x0000);   TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);}
voidvMBPortTimersDisable(  ){      TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, DISABLE);  TIM_SetCounter(TIM2,0x0000);   TIM_Cmd(TIM2, DISABLE);}

static void prvvTIMERExpiredISR( void ){    ( void )pxMBPortCBTimerExpired(  );}
void TIM2_IRQHandler(void){  if(TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET)  {    prvvTIMERExpiredISR();    TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);  }}

其中 timer2_init(usTim1Timerout50us) 和 timer2_nvic() 是timer2初始化函数，内容如下：

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void timer2_init(uint16_t period){  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);        TIM_DeInit(TIM2);  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = period;        TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (1800 - 1);    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void timer2_nvic(void){  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);  }

5、在main.c文件中，定义各个模拟寄存器的地址和大小。

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#define REG_INPUT_START 0x0000
#define REG_INPUT_NREGS 8
#define REG_HOLDING_START 0x0000
#define REG_HOLDING_NREGS 8
#define REG_COILS_START 0x0000
#define REG_COILS_SIZE 16
#define REG_DISCRETE_START 0x0000
#define REG_DISCRETE_SIZE 16

6补全输入寄存器操作函数、保持寄存器操作函数

modbus功能进行初始化，设置地址和波特率。这部分内容可以参考官方资料里的例程，也可以直接复制别人写好的。我这里放别人写好的代码：

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int main(void){    usRegInputBuf[0] = 'I';    usRegInputBuf[1] = ' ';    usRegInputBuf[2] = 'a';    usRegInputBuf[3] = 'm';    usRegInputBuf[4] = ' ';    usRegInputBuf[5] = 'I';  
    RCC_Config();    eMBInit(MB_RTU, 0x01, 0x01, 9600, MB_PAR_NONE);    eMBEnable();       for(;;)    {      (void)eMBPoll();    }}

eMBErrorCodeeMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs ){    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;    int             iRegIndex;
    if( ( usAddress >= REG_INPUT_START )        && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )    {        iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );        while( usNRegs > 0 )        {            *pucRegBuffer++ = ( UCHAR )( usRegInputBuf[iRegIndex] >> 8 );            *pucRegBuffer++ = ( UCHAR )( usRegInputBuf[iRegIndex] & 0xFF );            iRegIndex++;            usNRegs--;        }    }    else    {        eStatus = MB_ENOREG;    }
    return eStatus;}

eMBErrorCodeeMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode ){  eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;  int             iRegIndex;

  if((usAddress >= REG_HOLDING_START)&&\    ((usAddress+usNRegs) <= (REG_HOLDING_START + REG_HOLDING_NREGS)))  {    iRegIndex = (int)(usAddress - usRegHoldingStart);    switch(eMode)    {                                             case MB_REG_READ:        while(usNRegs > 0)        {          *pucRegBuffer++ = (u8)(usRegHoldingBuf[iRegIndex] >> 8);                      *pucRegBuffer++ = (u8)(usRegHoldingBuf[iRegIndex] & 0xFF);           iRegIndex++;          usNRegs--;                  }                                    break;      case MB_REG_WRITE:        while(usNRegs > 0)        {                   usRegHoldingBuf[iRegIndex] = *pucRegBuffer++ << 8;          usRegHoldingBuf[iRegIndex] |= *pucRegBuffer++;          iRegIndex++;          usNRegs--;        }              }  }  else  {    eStatus = MB_ENOREG;  }      return eStatus;}

eMBErrorCodeeMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode ){  eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;  int             iRegIndex;

  if((usAddress >= REG_HOLDING_START)&&\    ((usAddress+usNCoils) <= (REG_HOLDING_START + REG_HOLDING_NREGS)))  {    iRegIndex = (int)(usAddress - usRegHoldingStart);    switch(eMode)    {                                             case MB_REG_READ:        while(usNCoils > 0)        {

          iRegIndex++;          usNCoils--;                  }                                    break;      case MB_REG_WRITE:        while(usNCoils > 0)        {         

          iRegIndex++;          usNCoils--;        }              }  }  else  {    eStatus = MB_ENOREG;  }      return eStatus;}
eMBErrorCodeeMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete ){    ( void )pucRegBuffer;    ( void )usAddress;    ( void )usNDiscrete;    return MB_ENOREG;}

7修改mbrtu.c文件

否则modbus从机收到命令后，只会返回一次数据。在函数“eMBRTUSend”中。

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eMBErrorCodeeMBRTUSend( UCHAR ucSlaveAddress, const UCHAR * pucFrame, USHORT usLength ){    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;    USHORT          usCRC16;
    ENTER_CRITICAL_SECTION(  );
        if( eRcvState == STATE_RX_IDLE )    {                pucSndBufferCur = ( UCHAR * ) pucFrame - 1;        usSndBufferCount = 1;
                pucSndBufferCur[MB_SER_PDU_ADDR_OFF] = ucSlaveAddress;        usSndBufferCount += usLength;
                usCRC16 = usMBCRC16( ( UCHAR * ) pucSndBufferCur, usSndBufferCount );        ucRTUBuf[usSndBufferCount++] = ( UCHAR )( usCRC16 & 0xFF );        ucRTUBuf[usSndBufferCount++] = ( UCHAR )( usCRC16 >> 8 );
                        eSndState = STATE_TX_XMIT;                        xMBPortSerialPutByte( ( CHAR )*pucSndBufferCur );        pucSndBufferCur++;          usSndBufferCount--;                        vMBPortSerialEnable( FALSE, TRUE );    }    else    {        eStatus = MB_EIO;    }    EXIT_CRITICAL_SECTION(  );    return eStatus;}

8 修改mbconfig.h文件

取消对ASCII的支持。

#define MB_ASCII_ENABLED                        (  0 )

9保存，编译，下载。使用专用的modbus工具测试

工具配置如下：

modbus指令格式如下：

咱们这里设置如下：01 04 00 00 00 02，功能码04，起始地址0，数据长度2.校验码没有写怎么办？

这就是这个工具的便利之处！我们不用管，它会自动计算！直接点击发送即可。得到结果如下：

可以看到下面的框里，绿色的是我们发送的内容，最后两位是工具自动补上的。蓝色内容是单片机（也就是modbus从机）返回给我们的。

没有问题，打完收工！