Modbus

《内核学习营》+水一方+modbus_RTU从机实验

发布于 2018-09-18 14:58:02 浏览：5611 订阅该版

* 本帖最后由 吉帅虎 于 2018-9-18 14:58 编辑 *

Modbus是一种工业领域通信协议的标准协议，在工业领域应用特别广泛。我当前的项目中即要用到modbus从机，也要用到modbus主机，使用的RTU模式。
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硬件：自用STM32F103VCT6板卡

实验目的：实现Modbus_RTU从机协议
扩展功能：1、使用env配置modbus_RTU从机工程
                  2、完成modbus_RTU功能的测试
软件平台：env_released_1.0.0 ，mdk5.25
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由于RTT组件里面已经包含了modbus组件。因此只需要使用env的menuconfig命令配置一下即可把freemodbus的代码添加到自己的标准功能里面。如下图

![TIM图片20180918140506.png](/uploads/201809/18/140551pa2iwi4whehziaat.png)配置完成后，freemodbus的相关代码就添加到了工程中，编译可以直接通过。件下图：

![TIM图片20180918141042.png](/uploads/201809/18/141203gmv8zhbkhkkm8emm.png)

之后添加modbus的初始化代码，即新建线程，初始化modbus需要的硬件和软件配置
```#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include "Define.h"
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
#include "mbproto.h"

ALIGN(RT_ALIGN_SIZE)
static rt_uint8_t mbslave_stack[ 512 ];

/* 线程的TCB控制块 ,句柄*/
static struct rt_thread mbslave_thread;

static void mbslave_thread_entry(void *parameter)
{
eMBInit( MB_RTU, 0x01,0x01, 9600, MB_PAR_NONE );        //初始化

eMBEnable();                //使能
        
        for(;;)
        {
           // Call the main polling loop of the Modbus protocol stack.
                        eMBPoll();
        }
}

int mbslave_init(void)
{
    rt_err_t result;

/* init led thread */
    result = rt_thread_init(&mbslave_thread,
                            "mbslave",
                            mbslave_thread_entry,
                            RT_NULL,
                            (rt_uint8_t *)&mbslave_stack[0],
                            sizeof(mbslave_stack),
                            5,
                            100);
    if (result == RT_EOK)
    {
        rt_thread_startup(&mbslave_thread);
    }
    return 0;
}

/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(mbslave_init, Init Modbus Slave mode);

```          Freemodbus使用上还是比较简单的，使用的时候主要有三个函数。eMBInit( MB_RTU, 0x01,0x01, 9600, MB_PAR_NONE );        初始化modbus的相关参数，第一个参数是模式，一般串口传输都使用RTU模式，我用的也是RTU模式，还有ASCII模式，据说一般用以太网传输的时候用，我没有用过，也没有见 用过的。第二个参数是modbus从机地址，了解modbus的都知道是什么意思，接下来是串口号，这个算是自定义的参数，1-4表示USART1——USART4，应该是对原来Freemodbus函数进行了适配工作，代码如下：
```#if defined(RT_MODBUS_SLAVE_USE_CONTROL_PIN)
    rt_pin_mode(MODBUS_SLAVE_RT_CONTROL_PIN_INDEX, PIN_MODE_OUTPUT);
#endif
    /* set serial name */
    if (ucPORT == 1) {
#if defined(RT_USING_UART1) || defined(RT_USING_REMAP_UART1)
        extern struct rt_serial_device serial1;
        serial = &serial1;
#endif
    } else if (ucPORT == 2) {
#if defined(RT_USING_UART2)
        extern struct rt_serial_device serial2;
        serial = &serial2;
#endif
    } else if (ucPORT == 3) {
#if defined(RT_USING_UART3)
        extern struct rt_serial_device serial3;
        serial = &serial3;
#endif
    }```    eMBEnable();函数是使能modbus协议，在这里我决定用“启动”比较合适，调用此函数开始启动modbus协议。接下来的函数就是具体的协议执行过程中eMBPoll();具体功能要在这个函数里面实现。这个函数的具体文件在user_mb_app.c文件里面。
不过接下来的工作有点儿麻烦，不知道是env的配置有问题还是其他原因，添加到工程里面的代码不全，导致出现编译问题。

![TIM图片20180918143526.png](/uploads/201809/18/143551izga8iwriw76773w.png)
在modbus.c(自己写的创建modbus线程的函数文件)里添加相应的头文件后，文件依然存在，但是显然并不是大问题，找到函数原型所在的文件，添加到代码中，并添加相应的头文件即可，
最终我使用的freemodbus里的文件如下图。
![TIM图片20180918143827.png](/uploads/201809/18/143940kii86tccl6bg8o8b.png)![TIM图片20180918143841.png](/uploads/201809/18/143946ibo75dz9dzop6j1n.png)

其中带_m的文件我感觉应该是modbus主机模式下用到的文件，但是还没有 测试，不太确认。
到此为止，文件里正常编译，使用modbus调试助手也可以调试通过，我用的是modscan软件。连接正常后的效果如下图
![TIM图片20180918144118.png](/uploads/201809/18/144200rqjlqpupzkjr636e.png)
通过串口监视助手监视数据的传输，见下图
![TIM图片20180918144443.png](/uploads/201809/18/144543gk31ksiuyes7e7xr.png)
至此说明modbus协议运行正常，切没有丢帧现象。不过我刚开始的时候在modscan上面数据基本正常，但是经常中断链接，监视串口数据发现经常是发送两三帧才能收到一帧回复的数据。经过分析和学习营的网友提示，调高了系统tick，从100调到了1000，并加上了modbus线程的时间片。道理也比较简单，系统tick较低时，可能出现相应数据不及时的现象，导致数据丢失或者堵塞。这一点儿需要详细了解Freemodbus的数据处理机制才能从根本上了解并提出更好的办法。但是我以前自己写的modbus协议不存在这个问题，只要下一条指令不覆盖新的指令，就一定有机会执行，这一点可能需要慢慢去了解，也是本次学习遗留的问题。
     细心的网友可能会发现，到这里modbus的modbus的移植其实不难算结束，因为modbus对应的指令并没有和具体的功能对应上，modbus里面读写线圈，读离散输入值，读写保持寄存器，读外部输入寄存器等功能并没有与具体的应用关联上，这些具体功能都要在user_mb_app.c文件里实现。user_mb_app.c里定义了modbus从机所需要的变量，实际使用的时候要根据自己的需求进行修改。我在测试过程中只是用了离散输入值，即开关量的状态。并对应到按键输入上，在我的KR.c文件里的按键状态放到了离散输入值对应的变量里面。实现了使用modbus协议读取按键状态的操作。
```/*------------------------Slave mode use these variables----------------------*/
//Slave mode:DiscreteInputs variables
USHORT   usSDiscInStart                               = S_DISCRETE_INPUT_START;
#if S_DISCRETE_INPUT_NDISCRETES%8
UCHAR    ucSDiscInBuf[S_DISCRETE_INPUT_NDISCRETES/8+1];
#else
UCHAR    ucSDiscInBuf[S_DISCRETE_INPUT_NDISCRETES/8]  ;
#endif
//Slave mode:Coils variables
USHORT   usSCoilStart                                 = S_COIL_START;
#if S_COIL_NCOILS%8
UCHAR    ucSCoilBuf[S_COIL_NCOILS/8+1]                ;
#else
UCHAR    ucSCoilBuf[S_COIL_NCOILS/8]                  ;
#endif
//Slave mode:InputRegister variables
USHORT   usSRegInStart                                = S_REG_INPUT_START;
USHORT   usSRegInBuf[S_REG_INPUT_NREGS]               ;
//Slave mode:HoldingRegister variables
USHORT   usSRegHoldStart                              = S_REG_HOLDING_START;
USHORT   usSRegHoldBuf[S_REG_HOLDING_NREGS]           ;
```

在最终的应用中，我觉得应该是两个线程间通过通讯实现数据的传递。这个功能将在我最终的demo中实现。