RT-Thread-【内核学习营】+王秀峰+综合实验RT-Thread问答社区

【内核学习营】+王秀峰+综合实验

发布于 2018-09-26 14:52:17 浏览：2657 订阅该版

[tocm]

## 实验目标：
将PT100的温度值上传到电脑显示。

## 实验思路：
使用max31865模块得到PT100的温度值，单片机使用SPI协议与max31865通信配置其工作模式并得到PT100的温度值，将得到的温度值利用modbus协议发送到电脑上位机。

## 准备工作

### 硬件准备：
STM32F103ZE核心板、串口1、串口3、SPI1、max31865模块、PT100[align=center]

### 软件准备
stm32f4xx-HAL BSP，env0.7.1、rtt3.1.0、scons

## 实验步骤

### 第一步：配置环境
msh 使用串口1
![开启串口1.png](/uploads/201809/26/143522pmw555dbpwd7ww36.png)

打开串口3用来进行modbus通信
开启SPI
![开启SPI.png](/uploads/201809/26/143813orc6mromrro63mr6.png)

打freemodbus 从机组件
![打开freeModbus.png](/uploads/201809/26/145133d84u6ojx5o5m3a7m.png)

`scons --target=mdk5`重新生成工程，编译基本没有出现错误

### 第二步：读取温度数据
配置SPI要注册SPI总线、绑定SPI总线设备，在开启SPI后已经注册了SPI总线  ，所以接下来只要绑定SPI设备到SPI总线上，使用到函数有两个，一个是绑定SPI设备到SPI总线函数

```c
rt_err_t rt_spi_bus_attach_device(struct rt_spi_device *device,  
                                                            const char              *name, 
 const char            *bus_name,                                   void                      *user_data)；
```

第一个参数是设备的实例，第二个参数是设备名称，第三个参数是SPI总线的名称，这个参数要和希望挂载的SPI总线的名称一致，第四个参数是指定的SPI_CS片选引脚。
一个是配置SPI设备工作模式函数

```c
rt_err_t rt_spi_configure(struct rt_spi_device        *device,  struct rt_spi_configuration *cfg)；
```

第一个参数是设备的实例，第二个参数是配置参数，主要是数据位宽、总线的极性和相位、主从模式、最高有效位、SPI时钟弄个速度、

代码如下：
```c
static int rt_hw_max31865_config(void)
{
    rt_err_t res;

/* max31865 use PA4 as CS */
 spi_cs.pin = MAX31865_CS;
 rt_pin_mode(spi_cs.pin, PIN_MODE_OUTPUT); /* 设置片选管脚模式为输出 */
 rt_pin_write(spi_cs.pin,PIN_HIGH);
 
 res = rt_spi_bus_attach_device(&spi_dev_max31865, SPI_MAX31865_DEVICE_NAME, \
 SPI_BUS_NAME, (void*)&spi_cs);
 
 
 if (res != RT_EOK)
 {
 MAX31865_TRACE("rt_spi_bus_attach_device fail! ");
 return res;
 }
 /* config spi */
 {
 struct rt_spi_configuration cfg;
 cfg.data_width = 8;
 cfg.mode = RT_SPI_MASTER | RT_SPI_MODE_3 | RT_SPI_MSB;
 cfg.max_hz = 5 * 1000 * 1000 ; /* 1.25M,SPI max 5MHz,max31865 4-wire spi */

rt_spi_configure(&spi_dev_max31865, &cfg);
    }

return RT_EOK;
```

上述与SPI设备相关配置解决之后要完成只要要针对自己的平台完成数据的发送和接收

```c
/* MAX31865 读寄存器 
addr:寄存器地址
*/
unsigned char MAX31865_Read(unsigned char addr)
{
 rt_uint8_t value;
 rt_err_t res;
 rt_uint8_t reg_add = addr;
 res = rt_spi_send_then_recv(&spi_dev_max31865,®_add,1,&value,1);
 if(res != RT_EOK) MAX31865_TRACE("error ");
 return value;
}
/* MAX31865 写寄存器 
addr:寄存器地址
data:数据
*/
void MAX31865_Write(unsigned char addr, unsigned char data)
{
 rt_size_t len;
 rt_err_t res;
 rt_uint8_t read_data[2] = {addr,data};
 res = rt_spi_send_then_send(&spi_dev_max31865,&read_data[0],1,&read_data[1],1);
 if(res != RT_EOK) MAX31865_TRACE("error ");
}
```

上述代码通过调用RTT底层的SPI收发驱动完成了数据的读写，完成基本的读写函数之后就可以对max3165的工作模式进行配置，读取相应的寄存器，完成温度的读取。

在使用rt_kprintf函数显示小数的时候，发现该函数不支持小数格式，所以利用sprintf函数将小数格式化为字符类型，使用字符串的方式输出。因为使用Modbus Poll显示温度，但是这个软件不支持浮点数，所以将温度取一位小数再乘十进行传输和显示。

### 第三步
配置FreeModbus

配置从机详细的方法 
- https://club.rt-thread.org/ask/question/0493ff68b41bafa3.html 这里简单说明

```c
/**
* @brief Modbus从机轮询入口
*/
void ModbusSlave_thread_entry(void *parameter)
{
        rt_err_t result;
         
        rt_thread_delay(100);
        //端口选择
        eMBInit(MB_RTU,0x01,3,115200,MB_PAR_EVEN);
        eMBEnable();
        while(1)
        {
                result = rt_mutex_take(mutex, RT_WAITING_FOREVER);
                if(result == RT_EOK)
                {
                        eMBPoll();        
                        /* 释放互斥锁 */
                        rt_mutex_release(mutex);                        
                }
        }
}
```

```c
eMBErrorCode eMBInit( eMBMode eMode, UCHAR ucSlaveAddress, UCHAR ucPort, ULONG ulBaudRate, eMBParity eParity )
```
初始化函数，
- eMode：模式，这里选择MB_RTU,即二进制传输，
- ucSlaveAddress：从机地址，当然实际产品不会这样直接将地址写死
- ucPort:串口的端口号ulBaudRate：波特率eMBParity：校验位

`eMBErrorCode eMBEnable( void ) ；`
使能协议栈

`eMBErrorCode eMBPoll( void )；`
成功启动协议栈之后就可以使用轮询函数进行Modbus通信。

在一开始启动Modbus从机线程之后使用Modbus Poll连接设备，通信稳定性很差，经常会出现超时现象，应该是Modbus的3.5T超时机制被触发导致，尝试提高系统节拍到1000Hz解决问题

![提高时钟频率.png](/uploads/201809/26/144621cn46rnuv414ubm60.png)

### 第四步：进行线程间通信
这里使用消息队列的方式将温度采集线程采集到的温度数值发送给Modbus通信线程，因为eMBPoll函数也会对寄存器进行操作，所以使用互斥量来保证只有一个线程来访问寄存器。
消息队列发送

```c
void max31865_thread_entry(void *parameter)
{
        rt_err_t result;
        float temp;

rt_hw_max31865_init();
 rt_kprintf("max31865 ");
 while(1)
 {
 MAX31865_StartOneShot();
 rt_thread_delay(100);
 temp=MAX31865_GetTemp();
 /* 发送消息到消息队列中 */
 result = rt_mq_send(&temp_mq, &temp, sizeof(float));
 if ( result == -RT_EFULL)
 {
 /* 消息队列满， 延迟1s时间 */
 rt_kprintf("message queue full, delay 1s ");
 rt_thread_delay(100);
 }
 rt_thread_delay(500);
 }
}
```

**消息队列接收**
```c
void WriteTempReg_thread_entry(void *parameter)
{
        rt_err_t result;
        char buf[128];
        float temp;
        rt_uint16_t u16_temp;
        rt_uint8_t s[30];
        while(1)
        {
                result = rt_mutex_take(mutex, RT_WAITING_FOREVER); 
                rt_memset(&buf[0], 0, sizeof(buf));
                /* 从消息队列中接收消息 */
                if(rt_mq_recv(&temp_mq,&temp,sizeof(float),RT_WAITING_FOREVER) == RT_EOK)
                {
                        temp *=10;
                        u16_temp = (rt_uint16_t)temp;
                        usSRegHoldBuf[0] = u16_temp;
                        /* 释放互斥锁 */
                        rt_mutex_release(mutex);
                }
        }
}
```

## 结果
使用03功能码读取温度数值，显示为26.9℃
![实验现象.png](/uploads/201809/26/145036c343odp33dxxsxuo.png)

## 下载附件
- [ModbusSlave.c](/uploads/201809/26/145738a2592x9a9j2uxjne.attach)
- [drv_max31865.h](/uploads/201809/26/145731e4d8b8q8d8h88gft.attach)
- [drv_max31865.c](/uploads/201809/26/145713p5hr1tlqyllhq31l.attach)