STM32 单片机移植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：

void
vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
    
}


BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
    return FALSE;
}


BOOL
xMBPortSerialPutByte( 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：

void
vMBPortSerialEnable( 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);
  }
}


BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
  USART1_Config((uint16_t)ulBaudRate);  
  USART_NVIC();
  return TRUE;
}


BOOL
xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
    
  
    USART_SendData(USART1, ucByte);
    return TRUE;
}


BOOL
xMBPortSerialGetByte( 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：

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：

BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{
  timer2_init(usTim1Timerout50us);
  timer2_nvic();
  return TRUE;
}

void vMBPortTimersEnable(  )
{
    
  TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
  TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
  TIM_SetCounter(TIM2,0x0000); 
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}


void vMBPortTimersDisable(  )
{
    
  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：

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。

#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

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：

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();
    }
}




eMBErrorCode
eMBRegInputCB( 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;
}




eMBErrorCode
eMBRegHoldingCB( 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;
}




eMBErrorCode
eMBRegCoilsCB( 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;
}


eMBErrorCode
eMBRegDiscreteCB( 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。

eMBErrorCode
eMBRTUSend( 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。

STM32 单片机移植FreeModbus详细过程

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