单片机 Modbus 多机通信程序设计-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

给从机下发不同的指令，从机去执行不同的操作，这个就是判断一下功能码即可，和我们前边学的实用串口例程是类似的。多机通信，无非就是添加了一个设备地址判断而已，难度也不大。我们找了一个 Modbus 调试精灵，通过设置设备地址，读写寄存器的地址以及数值数量等参数，可以直接替代串口调试助手，比较方便的下发多个字节的数据，如图18-7所示。我们先来就图中的设置和数据来对 Modbus 做进一步的分析，图中的数据来自于调试精灵与我们接下来要讲的例程之间的交互。

图18-7 Modbus 调试精灵

如图，我们的 USB 转 RS485 模块虚拟出的是 COM5，波特率9600，无校验位，数据位是8位，1位停止位，设备地址假设为1。

写寄存器的时候，如果我们要把01写到一个地址是0000的寄存器地址里，点一下“写入”，就会出现发送指令：01 06 00 00 00 01 48 0A。我们来分析一下这帧数据，其中01是设备地址，06是功能码，代表写寄存器这个功能，后边跟00 00表示的是要写入的寄存器的地址，00 01就是要写入的数据，48 0A就是 CRC 校验码，这是软件自动算出来的。而根据 Modbus 协议，当写寄存器的时候，从机成功完成该指令的操作后，会把主机发送的指令直接返回，我们的调试精灵会接收到这样一帧数据：01 06 00 00 00 01 48 0A。

假如我们现在要从寄存器地址0002开始读取寄存器，并且读取的数量是2个。点一下“读出”，就会出现发送指令：01 03 00 02 00 02 65 CB。其中01是设备地址，03是功能码，代表读寄存器这个功能，00 02就是读寄存器的起始地址，后一个00 02就是要读取2个寄存器的数值，65 CB就是 CRC 校验。而接收到的数据是：01 03 04 00 00 00 00 FA 33。其中01是设备地址，03是功能码，04代表的是后边读到的数据字节数是4个，00 00 00 00分别是地址00 02和00 03的寄存器内部的数据，而 FA 33 就是 CRC 校验了。

似乎越来越明朗了，所谓的 Modbus 通信协议，无非就是主机下发了不同的指令，从机根据指令的判断来执行不同的操作而已。由于我们的开发板没有 Modbus 功能码那么多相应的功能，我们在程序中定义了一个数组 regGroup[5]，相当于5个寄存器，此外又定义了第6个寄存器，控制蜂鸣器，通过下发不同的指令我们改变寄存器组的数据或者改变蜂鸣器的开关状态。在 Modbus 协议里寄存器的地址和数值都是16位的，即2个字节，我们默认高字节是 0x00，低字节就是数组 regGroup 对应的值。其中地址 0x0000 到 0x0004 对应的就是 regGroup数组中的元素，我们写入的同时把数字又显示到 1602 液晶上，而 0x0005 这个地址，写入 0x00，蜂鸣器就不响，写入任何其它数值，蜂鸣器就报警。我们单片机的主要工作也就是解析串口接收的数据执行不同操作。 /*Lcd1602.c 文件程序源代码***/ （此处省略，可参考之前章节的代码） /****RS485.c 文件程序源代码*****/ （此处省略，可参考之前章节的代码） /****CRC16.c 文件程序源代码****/

/* CRC16 计算函数，ptr-数据指针，len-数据长度，返回值-计算出的 CRC16 数值 */
unsigned int GetCRC16(unsigned char *ptr, unsigned char len){
    unsigned int index;
    unsigned char crch = 0xFF; //高 CRC 字节
    unsigned char crcl = 0xFF; //低 CRC 字节
    unsigned char code TabH[] = { //CRC 高位字节值表
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
        0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
        0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
        0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
        0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
        0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
        0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
        0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
        0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
        0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
        0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
    } ;
    unsigned char code TabL[] = { //CRC 低位字节值表
        0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,
        0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,
        0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
        0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,
        0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,
        0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
        0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,
        0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
        0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
        0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,
        0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,
        0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
        0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,
        0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,
        0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
        0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
        0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,
        0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
        0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,
        0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,
        0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
        0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,
        0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,
        0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
        0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,
        0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40
    } ;

    while (len--){ //计算指定长度的 CRC
        index = crch ^ *ptr++;
        crch = crcl ^ TabH[index];
        crcl = TabL[index];
    }
    return ((crch<<8) | crcl);
}

关于 CRC 校验的算法，如果不是专门学习校验算法本身，大家可以不去研究这个程序的细节，直接使用现成的函数即可。 /*****main.c 文件程序源代码**/

#include 
sbit BUZZ = P1^6;
bit flagBuzzOn = 0; //蜂鸣器启动标志
unsigned char T0RH = 0; //T0 重载值的高字节
unsigned char T0RL = 0; //T0 重载值的低字节
unsigned char regGroup[5]; //Modbus 寄存器组，地址为 0x00～0x04

void ConfigTimer0(unsigned int ms);
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(){
    EA = 1; //开总中断
    ConfigTimer0(1); //配置 T0 定时 1ms
    ConfigUART(9600); //配置波特率为 9600
    InitLcd1602(); //初始化液晶

    while (1){
        UartDriver(); //调用串口驱动
    }
}
/* 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 char i;
    unsigned char cnt;
    unsigned char str[4];
    unsigned int crc;
    unsigned char crch, crcl;
    /* 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，
    则直接退出，即丢弃本帧数据不做任何处理 */
    if (buf[0] != 0x01){
        return;
    }
    //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 0x03: //读取一个或连续的寄存器
            if ((buf[2]==0x00) && (buf[3]<=0x05)){ //只支持 0x0000～0x0005
                if (buf[3] <= 0x04){
                    i = buf[3]; //提取寄存器地址
                    cnt = buf[5]; //提取待读取的寄存器数量
                    buf[2] = cnt*2; //读取数据的字节数，为寄存器数*2
                    len = 3; //帧前部已有地址、功能码、字节数共 3 个字节
                    while (cnt--){
                        buf[len++] = 0x00; //寄存器高字节补 0
                        buf[len++] = regGroup[i++]; //寄存器低字节
                    }
                }else{ //地址 0x05 为蜂鸣器状态
                    buf[2] = 2; //读取数据的字节数
                    buf[3] = 0x00;
                    buf[4] = flagBuzzOn;
                    len = 5;
                }
                break;
            }else{ //寄存器地址不被支持时，返回错误码
                buf[1] = 0x83; //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;
            }

        case 0x06: //写入单个寄存器
            if ((buf[2]==0x00) && (buf[3]<=0x05)){ //只支持 0x0000～0x0005
               if (buf[3] <= 0x04){
                    i = buf[3]; //提取寄存器地址
                    regGroup[i] = buf[5]; //保存寄存器数据
                    cnt = regGroup[i] >> 4; //显示到液晶上
                    if (cnt >= 0xA){
                        str[0] = cnt - 0xA + 'A';
                    }else{
                        str[0] = cnt + '0';
                    }
                    cnt = regGroup[i] & 0x0F;
                    if (cnt >= 0xA){
                        str[1] = cnt - 0xA + 'A';
                    }else{
                        str[1] = cnt + '0';
                    }
                    str[2] = '\0';
                    LcdShowStr(i*3, 0, str);
                }else{ //地址 0x05 为蜂鸣器状态
                    flagBuzzOn = (bit)buf[5]; //寄存器值转为蜂鸣器的开关
                }
                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，执行串口接收监控和蜂鸣器驱动 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
    TH0 = T0RH; //重新加载重载值
    TL0 = T0RL;
    if (flagBuzzOn){ //执行蜂鸣器鸣叫或关闭
        BUZZ = ~BUZZ;
    }else{
        BUZZ = 1;
    }
    UartRxMonitor(1); //串口接收监控
}

大家可以看到负责解析协议的 UartAction 函数很长，因为协议解析本来就是一件很繁琐的事情。我们的例程仅解析执行了两个功能命令，就已经有近百行程序了，如果你需要解析更多的功能命令的话，那么建议把每个功能都做一个函数，然后在相应的 case 分支里调用即可，这样就不会使单个函数过于庞大而难以维护。

关键字：单片机 Modbus 多机通信引用地址：单片机 Modbus 多机通信程序设计

上一篇：A/D 差分输入信号
下一篇：MCU（单片机）工程师的十个不要，三个必须要

推荐阅读最新更新时间：2024-03-16 15:45

高带宽嵌入式应用中SoC微控制器的总线设计

　　传统SoC总线架构已不能满足新的联网嵌入式设计对高带宽数据流进行实时控制的需求，NetSilicon开发的可编程总线带宽控制系统可以使多个资源同时访问总线，使其既满足应用要求又不会影响其他重要操作的性能。本文将对该系统的可编程总线带宽分配方案进行探讨。图1：NS9xxx的带宽控制系统。 script src="/ASNew/Include/A_Service.asp?AS_PID=10" /script 　　32位嵌入式设计越来越要求对网络上高带宽数据流进行实时控制，特别是在系统级芯片(SoC)层面，以确定性和无争议的方式传输数据和控制信息变得非常重要。各种操作直接处于系

[嵌入式]

意法半导体新的超级集成ARM7微控制器在3.3V和5V电压下满负荷工作

意法半导体（纽约证券交易所： STM) 23日推出了 STR750F 系列超级集成微控制器产品，进一步扩大了该公司深受市场欢迎的基于 ARM7TDMI-S? 内核的 STR7 系列 32 位微控制器。新系列产品是第一个在 3.3V 和 5V 两种电压下支持满负荷工作的通用 ARM7 闪存微控制器，内核处理性能达到 54 MIPS (60MHz 时 ) ，同时还具备出色的节能省电模式， STOP 模式和 STANDBY 模式电流消耗分别为 12μA 和 10μA ，这些特性使之成为电池工作应用的理想选择。因为能够以 3.3V 或 5V 的电池为电源，新系列产品在电气噪声环境下具有最大的灵活性，而且无需任何额外成本。新的 ST

[新品]

单片机根据温湿度控制风速

电路原理图如下：单片机源程序如下: /*温湿度实时监测显示，温度测量范围为0～+50℃; 湿度测量范围为20%～90%; 1m/s=3.6km/h fs = 25*v m/s = 90*v km/h V单位是伏 ===========================================================================================*/ #include main.h sbit set=P2^3; //设置 sbit yw=P2^2; //移位 sbit add=P2^1; //＋ sbit cut=P2^0; //－ sbit chan

[单片机]

用ATmega8单片机控制的红外导盲系统设计

为帮助盲人群体更方便地导盲，设计了用单片机控制的红外导盲系统。以ATmega8单片机为控制核心，选用基于PSD原理的红外测距传感器GP2Y0A02YK0F。单片机利用ADC端口实时采集测距传感器的模拟输出信号，并对采集到的数据进行滑动平均滤波，以消除噪声干扰。单片机将得到的距离值与门限值进行比较，并控制语音播报电路发出距离提示信息。该系统能检测前、左、右3个方向1. 5 m内的障碍物信息，抗干扰性强，稳定可靠。盲人在行走引导方面有很大的困难，目前盲人的导盲主要是依靠手杖敲击路面来判断前方是否有可行的路线，这种方法效率不高，且有一定的局限性，无法告知盲人周围障碍物的分布情况和距离。本文对采用光电式的导盲方式进行了探索研究，

[单片机]

第18节：把74HC595驱动程序翻译成类似单片机IO口直接驱动的方

开场白：上一节讲了74HC595的驱动程序。为了更加方便操作74HC595输出的每个IO状态，这节讲如何把74HC595驱动程序翻译成类似单片机IO口直接驱动的方式。要教会大家两个知识点：第一点：如何灵活运用与和非的运算符来实现位的操作。第二点：如何灵活运用一个更新变量来实现静态刷新输出或者静态刷新显示的功能。具体内容，请看源代码讲解。（1）硬件平台：基于朱兆祺51单片机学习板。（2）实现功能：两片联级的74HC595驱动的16个LED灯交叉闪烁。比如，先是第1,3,5,7,9,11,13,15八个灯亮，其它的灯都灭。然后再反过来，原来亮的就灭，原来灭的就亮。交替闪烁。（3）源代码讲解如下：

[单片机]

AT89s52单片机的掉电测试

SMOD：该位与串口通信有关。　　 SMOD=0; 串口方式1，2，3时，波特率正常。　　 SMOD=1; 串口方式1，2，3时，波特率加倍。 GF1,GF0:两个通用工作标志位，用户可以自由使用。　　 PD:掉电模式设定位。　　 PD=0 单片机处于正常工作状态。　　 PD=1 单片机进入掉电（Power Down）模式，可由外部中断或硬件复位模式唤醒，进入掉电模式后，外部晶振停振，CPU、定时器、串行口全部停止工作，只有外部中断工作。　　 IDL:空闲模式设定位。　 IDL=0 单片机处于正常工作状态。　　 IDL=1 单片机进入空闲（Idle）模式，除CPU不工作外，其余仍继续工作，在空

[单片机]

STC89单片机+TM1638超级秒表程序

超级秒表，具有计时功能，暂停功能，定时器功能，用起来超级好玩。单片机源程序如下: #ifndef _TM1638_H #define _TM1638_H #include REG52.H #define DATA_COMMAND 0X40 #define DISP_COMMAND 0x80 #define ADDR_COMMAND 0XC0 //TM1638模块引脚定义 sbit DIO=P1^0; sbit CLK=P1^1; sbit STB=P1^2; //共阴数码管显示代码 unsigned char code tab ={0

[单片机]

HC89S103K6T6单片机的简单介绍

HC89S103K6T6是芯圣兼容STM8S系列Flash单片机，内置增强型8051内核，拥有32K的Flash内存以及1K+256Bytes的RAM；HC89S103K6T6拥有丰富的外设资源，包括5个16位的定时/计数器、3组12位带死区控制以及1路8位的PWM、16+2路12位的ADC、1个SPI、2个UART、1个IIC以及26个外部中断源；HC89S103K6T6还支持2.0~5.5V的工作电压与-40℃~+85℃的工作温度。以下为该系列目前在售的型号及对应参数： HC89S103K6T6作为芯圣兼容STM8S系列Flash产品，资源非常丰富，客户无需更改PCB，直接替换STM8S103K3产品。可以广泛应用于

[单片机]

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

添点儿料...

无论热点新闻、行业分析、技术干货……

发布文章

热门活动

换一批

单片机 Modbus 多机通信程序设计

设计资源 培训 开发板 精华推荐

设计资源培训开发板精华推荐