STM32 —— FreeModbus 从机移植，基于 Modbus 协议读取从机温度(AHT20)
实验目的
用stm32最小核心板+AHT20模块，完成一个 modbus接口的温湿度Slave设备，能够让上位机PC通过modbus协议获取温湿度。主程序采用多任务框架，比如RT-thread Nano
实验原理
这里的具体 Modbus 原理可以看我前面的博客：
- STM32 —— Modbus 协议
这里我们可以直接移植已有的 Modbus 协议 FreeModbus，这里我们会把下载地址放在文末，关于 FreeModbus 的详细介绍可以看 FreeMosbus 官网：FreeMODBUS
官方的 FreeModbus 只到 v1.5，且只支持从机免费，做主机的功能要收费
后来有网友基于这个开发了自己的 v1.6，主从机都免费，这里会在文末给出下载链接
关于读取温度传感器 AHT20 和 RT-Thread 移植可以看我的另外两篇博客：
-
STM32 —— IIC 读取 ATH20(DTH20)温度传感器
-
STM32 —— RT-Thread Nano 移植
FreeModbus 协议简介
FreeMODBUS 是一个奥地利人写的 Modbus 协议,它是一个针对嵌入式应用的一个免费(自由)的通用 MODBUS 协议的移植。Modbus 是一个工业制造环境中应用的一个通用协议。Modbus 通信协议栈包括两层：Modbus 应用层协议，该层定义了数据模式和功能；另外一层是网络层
FreeMODBUS 提供了 RTU/ASCII 传输模式及 TCP 协议支持。FreeModbus 遵循 BSD 许可证，这意味着用户可以将 FreeModbus 应用于商业环境中。下面给出命令表：
| 指令代码 | 描述 | 是否支持 | 备注 |
|---|---|---|---|
| Master | 主机 | 否 | |
| Slave | 从机 | 是 | |
| MB_RTU | RTU模式 | 是 | |
| MB_ASCII | ASCII模式 | 是 | |
| MB_TCP | TCP模式 | 是 | |
| 0x01 | 读线圈 | 是 | |
| 0x02 | 读离散输入 | 是 | |
| 0x03 | 读保持寄存器 | 是 | |
| 0x04 | 读输入寄存器 | 是 | |
| 0x05 | 写单个线圈 | 是 | |
| 0x06 | 写单个寄存器 | 是 | |
| 0x07 | 读异常状态 | 否 | |
| 0x08 | 诊断 | 否 | 否 |
| 0x0B | 获取事件计数器 | 否 | |
| 0x0C | 获取事件记录 | 否 | |
| 0x0F | 写多个线圈 | 是 | |
| 0x10 | 写多个寄存器 | 是 | |
| 0x11 | 报告从机ID | 是 | 协议与文档不一致 |
| 0x14 | 读文件记录 | 否 | |
| 0x15 | 写文件记录 | 否 | |
| 0x16 | 屏蔽写寄存器 | 否 | |
| 0x17 | 读/写多个寄存器 | 是 | |
| 0x18 | 写FIFO | 否 | |
| 0x2B | 封装接口传输 | 否 | |
| 0x2B/0x0D | CANopen参考请求于应答 | 否 | |
| 0x2B/0x0E | 读设备身份表示 | 否 |
HAL 库方法
FreeModbus 驱动移植准备阶段
首先要下载 FreeModbus 协议，我们这里要安装的是从机程序，下载连接会放在文末，然后将我们下载好的压缩包解压出来，解压后文件夹内容如下：
Demo 中主要放了不同平台下的移植文件，以 bare 文件夹为例：
BARE
| - port
| | - portevent.c
| | - portserial.c
| | - porttimer.c
| - demo.c
| - Makefile这些就是移植层需要我们适配的接口了。其中 event基本不改。主要就是适配串口接口 和 定时器 接口。
然后选择demo.c 里面的
tools：工具
modbus：主要的协议栈实现，实际上不怎么需要修改
doc：文档
然后我们进入到 demo 目录下，新建一个 STM32F103C8T6_Mosbus 用于存储适用于我们的最小系统开发板的 FreeMosbus 驱动文件
将 demo/BARE 目录下的所有文件复制到我们刚才新建的文件夹下，然后再将 demo 目录下的 modbus 文件加复制到我们刚创建的目录下，这样我们就已经准备好了 Modbus 驱动环境：
CubeMX 项目配置
RCC 配置
USART1 配置
TIM3 配置
I2C 配置
SYS 配置
RT-Thread 配置
NVIC 配置
时钟配置
引脚配置
引入驱动代码文件并添加头文件路径
首先我们需要将对应的所有驱动文件复制到我们的项目目录下：
这里具体的引入 RT-Thread 和 AHT20 可以看我前面的博客，这里不详细介绍，直接给出引入后的截图：
这里 Modbus 中添加我们 STM32F103C8T6_Mosbus/modbus 中的所有文件，Modbus_Port 中添加我们 STM32F103C8T6_Mosbus/port 中的所有文件
注意：这里同样需要将我们前面创建好的 STM32F103C8T6_Mosbus 文件夹一同添加到我们的项目中
最后添加头文件目录：
修改 FreeModbus 代码
文末会直接给出修改后的 FreeModbus 用于 STM32F103C8T6 最小系统板上的驱动程序
首先，我们要修改 RT-Thread 和 AHT20 的相关代码，直接看我前面的博客有详细内容，这里就直接使用修改后的代码，不再单独介绍
修改 portserial.c 的代码
修改的代码文件位置：
引入相关头文件
#include "usart.h"修改 vMBPortSerialEnable 函数，该函数用于串口的接收和发送功能的打开或关闭
修改后代码如下：
void vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable ) 第一个参数为串口的接收功能的打开与关闭，第二个参数为串口的发送功能的打开与关闭
{
/* If xRXEnable enable serial receive interrupts. If xTxENable enable
* transmitter empty interrupts.
*/
if (xRxEnable) //将串口收发中断和modbus联系起来，下面的串口改为自己使能的串口
{
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE); //我用的是串口1，故为&huart1
}
else
{
__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
}
if (xTxEnable)
{
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_TXE);
}
else
{
__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1,UART_IT_TXE);
}
}修改 xMBPortSerialInit 函数，该函数对 UART 串口进行初始化，由 eMBRTUInit 函数进行调用，这里改为默认返回 TRUE
修改后代码如下：
BOOL xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
return TRUE;
}修改 xMBPortSerialPutByte 和 xMBPortSerialGetByte 函数，串口发送和接收函数，将STM32串口发送函数进行封装，供协议栈使用
修改后代码如下：
BOOL xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
/* Put a byte in the UARTs transmit buffer. This function is called
* by the protocol stack if pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) has been
* called. */
if(HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ucByte,1,0x01) != HAL_OK){
return FALSE;
}
else {
return TRUE;
}
}
BOOL xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
/* Return the byte in the UARTs receive buffer. This function is called
* by the protocol stack after pxMBFrameCBByteReceived( ) has been called.
*/
if(HAL_UART_Receive (&huart1 ,(uint8_t *)pucByte,1,0x01) != HAL_OK )//添加接收一位代码
return FALSE ;
else {
return TRUE;
}
}修改 prvvUARTTxReadyISR 和 prvvUARTRxISR 函数，总线状态改为发送后，会在发送缓冲时，自动调用 prvvUARTTxReadyISR() 中断服务程序。prvvUARTTxReadyISR() 只调用了一个函数，就是 pxMBFrameCBTransmitterEmpty ()
数据链路层是最基本的打包部分，将数据打包成帧，送到应用层。在数据链路层协议中，使用中断方式来接受。那么每次接收到字符就自动调用接收字符的 ISR 程序。按照规定，应该将中断服务程序安装给 prvvUARTRxISR(void) 函数。实际上这个函数只调用了一个函数：
pxMBFrameCBByteReceived()，这个指针调用了 xMBRTUReceiveFSM 函数。
将两个函数前的 static 去掉即可，修改后代码如下：
void prvvUARTTxReadyISR( void )
{
pxMBFrameCBTransmitterEmpty( );
}
void prvvUARTRxISR( void )
{
pxMBFrameCBByteReceived( );
}注意：这里需要在声明函数的时候也将对应函数前的 static 去掉
完整 portserial.c 代码如下：
点击查看完整代码
/*
* FreeModbus Libary: BARE Port
* Copyright (C) 2006 Christian Walter
*
* This library is free software; you can redistribute it and/or
* modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
* License as published by the Free Software Foundation; either
* version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
*
* This library is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
* Lesser General Public License for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
* License along with this library; if not, write to the Free Software
* Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
*
* File: $Id$
*/
#include "port.h"
/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
#include "usart.h"
/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
void prvvUARTTxReadyISR( void );
void prvvUARTRxISR( void );
/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
void vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
/* If xRXEnable enable serial receive interrupts. If xTxENable enable
* transmitter empty interrupts.
*/
if (xRxEnable) //将串口收发中断和modbus联系起来，下面的串口改为自己使能的串口
{
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE); //我用的是串口1，故为&huart1
}
else
{
__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1,UART_IT_RXNE);
}
if (xTxEnable)
{
__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_TXE);
}
else
{
__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1,UART_IT_TXE);
}
}
BOOL xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
return TRUE;
}
BOOL xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
/* Put a byte in the UARTs transmit buffer. This function is called
* by the protocol stack if pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) has been
* called. */
if(HAL_UART_Transmit(&huart1,(uint8_t *)&ucByte,1,0x01) != HAL_OK){
return FALSE;
}
else {
return TRUE;
}
}
BOOL xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
/* Return the byte in the UARTs receive buffer. This function is called
* by the protocol stack after pxMBFrameCBByteReceived( ) has been called.
*/
if(HAL_UART_Receive (&huart1 ,(uint8_t *)pucByte,1,0x01) != HAL_OK )//添加接收一位代码
return FALSE ;
else {
return TRUE;
}
}
/* Create an interrupt handler for the transmit buffer empty interrupt
* (or an equivalent) for your target processor. This function should then
* call pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) which tells the protocol stack that
* a new character can be sent. The protocol stack will then call
* xMBPortSerialPutByte( ) to send the character.
*/
void prvvUARTTxReadyISR( void )
{
pxMBFrameCBTransmitterEmpty( );
}
/* Create an interrupt handler for the receive interrupt for your target
* processor. This function should then call pxMBFrameCBByteReceived( ). The
* protocol stack will then call xMBPortSerialGetByte( ) to retrieve the
* character.
*/
void prvvUARTRxISR( void )
{
pxMBFrameCBByteReceived( );
} 修改 porttimer.c 的代码
引入头文件：
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "tim.h"修改 xMBPortTimersInit 函数，该函数用于定时器初始化这里改为默认返回 TRUE
修改后代码如下：
BOOL xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{
return TRUE;
}修改 vMBPortTimersEnable 函数，时钟使能函数 在此使能时钟的时候,要把时钟重置
修改后代码如下：
inline void vMBPortTimersEnable( )
{
/* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
__HAL_TIM_ENABLE(&htim3);
}修改 vMBPortTimersDisable 函数，这里会停止定时器，因为好长时间没人发送数据过来
修改后代码如下：
inline void vMBPortTimersDisable( ) //取消定时器中断
{
/* Disable any pending timers. */
__HAL_TIM_DISABLE(&htim3);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
__HAL_TIM_DISABLE_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
}最后由于我们需要在 stm32f1xx_it.c 中调用 prvvTIMERExpiredISR 函数，所以要将这里函数和函数定义前的 static 删掉即可
完整 porttimer.c 代码如下：
点击查看完整代码
/*
* FreeModbus Libary: BARE Port
* Copyright (C) 2006 Christian Walter
*
* This library is free software; you can redistribute it and/or
* modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
* License as published by the Free Software Foundation; either
* version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
*
* This library is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
* Lesser General Public License for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
* License along with this library; if not, write to the Free Software
* Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
*
* File: $Id$
*/
/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "port.h"
/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "tim.h"
/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
void prvvTIMERExpiredISR( void );
/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{
return TRUE;
}
inline void vMBPortTimersEnable( )
{
/* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
__HAL_TIM_ENABLE(&htim3);
}
inline void vMBPortTimersDisable( ) //取消定时器中断
{
/* Disable any pending timers. */
__HAL_TIM_DISABLE(&htim3);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3,0);
__HAL_TIM_DISABLE_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim3,TIM_IT_UPDATE);
}
/* Create an ISR which is called whenever the timer has expired. This function
* must then call pxMBPortCBTimerExpired( ) to notify the protocol stack that
* the timer has expired.
*/
void prvvTIMERExpiredISR( void )
{
( void )pxMBPortCBTimerExpired( );
} 修改 port.h 的代码
引用头文件
#include "stm32f1xx_hal.h"修改如下位置代码：
修改后代码如下：
#define ENTER_CRITICAL_SECTION( ) __set_PRIMASK(1) // 关闭总中断
#define EXIT_CRITICAL_SECTION( ) __set_PRIMASK(0) // 开启总中断修改 stm32f1xx_it.c 的代码
调用如下全局函数：
// 用于 FreeModbus
extern void prvvUARTTxReadyISR(void);
extern void prvvUARTRxISR(void);
extern void prvvTIMERExpiredISR( void );
用于 DMA 与 I2C 中断设置
extern DMA_HandleTypeDef hdma_i2c1_rx;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_i2c1_tx;
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;修改 USART1_IRQHandler 函数，用于 USART 串口 1 处理中断
修改后代码如下：
void USART1_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
/* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_RXNE)!= RESET)
{
prvvUARTRxISR();//接收中断
}
if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_TXE)!= RESET)
{
prvvUARTTxReadyISR();//发送中断
}
HAL_NVIC_ClearPendingIRQ(USART1_IRQn);
HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
/* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}修改 HardFault_Handler 函数，这个函数用于设置设备中断，这里如果不修改则会直接报错重复定义，所以,这里我们直接修改为 I2C 的中断函数即可
修改后代码如下：
/**
* @brief This function handles I2C1 event interrupt.
*/
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN I2C1_EV_IRQn 0 */
/* USER CODE END I2C1_EV_IRQn 0 */
HAL_I2C_EV_IRQHandler(&hi2c1);
/* USER CODE BEGIN I2C1_EV_IRQn 1 */
/* USER CODE END I2C1_EV_IRQn 1 */
}增加 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 函数，用于定时器中断回调函数
函数代码如下：
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) //定时器中断回调函数，用于连接porttimer.c文件的函数
{
/* NOTE : This function Should not be modified, when the callback is needed,
the __HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
*/
prvvTIMERExpiredISR( );
}新增 DMA 与 I2C 中断设置函数
函数代码如下：
/**
* @brief This function handles DMA1 channel6 global interrupt.
*/
void DMA1_Channel6_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel6_IRQn 0 */
/* USER CODE END DMA1_Channel6_IRQn 0 */
HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_i2c1_tx);
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel6_IRQn 1 */
/* USER CODE END DMA1_Channel6_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles DMA1 channel7 global interrupt.
*/
void DMA1_Channel7_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel7_IRQn 0 */
/* USER CODE END DMA1_Channel7_IRQn 0 */
HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_i2c1_rx);
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel7_IRQn 1 */
/* USER CODE END DMA1_Channel7_IRQn 1 */
}stm32f1xx_it.c 完整代码如下：
点击查看完整代码
/* USER CODE BEGIN Header */
/**
******************************************************************************
* @file stm32f1xx_it.c
* @brief Interrupt Service Routines.
******************************************************************************
* @attention
*
* Copyright (c) 2022 STMicroelectronics.
* All rights reserved.
*
* This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
* in the root directory of this software component.
* If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
*
******************************************************************************
*/
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "stm32f1xx_it.h"
/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */
/* USER CODE END Includes */
/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN TD */
/* USER CODE END TD */
/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */
/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */
/* USER CODE END PM */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PV */
/* USER CODE END PV */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PFP */
extern void prvvUARTTxReadyISR(void);
extern void prvvUARTRxISR(void);
extern void prvvTIMERExpiredISR( void );
/* USER CODE END PFP */
/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */
/* USER CODE END 0 */
/* External variables --------------------------------------------------------*/
extern DMA_HandleTypeDef hdma_i2c1_rx;
extern DMA_HandleTypeDef hdma_i2c1_tx;
extern I2C_HandleTypeDef hi2c1;
extern TIM_HandleTypeDef htim3;
extern UART_HandleTypeDef huart1;
/* USER CODE BEGIN EV */
/* USER CODE END EV */
/******************************************************************************/
/* Cortex-M3 Processor Interruption and Exception Handlers */
/******************************************************************************/
/**
* @brief This function handles Non maskable interrupt.
*/
void NMI_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN NonMaskableInt_IRQn 0 */
/* USER CODE END NonMaskableInt_IRQn 0 */
/* USER CODE BEGIN NonMaskableInt_IRQn 1 */
while (1)
{
}
/* USER CODE END NonMaskableInt_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles I2C1 event interrupt.
*/
void I2C1_EV_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN I2C1_EV_IRQn 0 */
/* USER CODE END I2C1_EV_IRQn 0 */
HAL_I2C_EV_IRQHandler(&hi2c1);
/* USER CODE BEGIN I2C1_EV_IRQn 1 */
/* USER CODE END I2C1_EV_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles Memory management fault.
*/
void MemManage_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN MemoryManagement_IRQn 0 */
/* USER CODE END MemoryManagement_IRQn 0 */
while (1)
{
/* USER CODE BEGIN W1_MemoryManagement_IRQn 0 */
/* USER CODE END W1_MemoryManagement_IRQn 0 */
}
}
/**
* @brief This function handles Prefetch fault, memory access fault.
*/
void BusFault_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN BusFault_IRQn 0 */
/* USER CODE END BusFault_IRQn 0 */
while (1)
{
/* USER CODE BEGIN W1_BusFault_IRQn 0 */
/* USER CODE END W1_BusFault_IRQn 0 */
}
}
/**
* @brief This function handles Undefined instruction or illegal state.
*/
void UsageFault_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN UsageFault_IRQn 0 */
/* USER CODE END UsageFault_IRQn 0 */
while (1)
{
/* USER CODE BEGIN W1_UsageFault_IRQn 0 */
/* USER CODE END W1_UsageFault_IRQn 0 */
}
}
/**
* @brief This function handles Debug monitor.
*/
void DebugMon_Handler(void)
{
/* USER CODE BEGIN DebugMonitor_IRQn 0 */
/* USER CODE END DebugMonitor_IRQn 0 */
/* USER CODE BEGIN DebugMonitor_IRQn 1 */
/* USER CODE END DebugMonitor_IRQn 1 */
}
/******************************************************************************/
/* STM32F1xx Peripheral Interrupt Handlers */
/* Add here the Interrupt Handlers for the used peripherals. */
/* For the available peripheral interrupt handler names, */
/* please refer to the startup file (startup_stm32f1xx.s). */
/******************************************************************************/
/**
* @brief This function handles DMA1 channel6 global interrupt.
*/
void DMA1_Channel6_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel6_IRQn 0 */
/* USER CODE END DMA1_Channel6_IRQn 0 */
HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_i2c1_tx);
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel6_IRQn 1 */
/* USER CODE END DMA1_Channel6_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles DMA1 channel7 global interrupt.
*/
void DMA1_Channel7_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel7_IRQn 0 */
/* USER CODE END DMA1_Channel7_IRQn 0 */
HAL_DMA_IRQHandler(&hdma_i2c1_rx);
/* USER CODE BEGIN DMA1_Channel7_IRQn 1 */
/* USER CODE END DMA1_Channel7_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles TIM3 global interrupt.
*/
void TIM3_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN TIM3_IRQn 0 */
/* USER CODE END TIM3_IRQn 0 */
HAL_TIM_IRQHandler(&htim3);
/* USER CODE BEGIN TIM3_IRQn 1 */
/* USER CODE END TIM3_IRQn 1 */
}
/**
* @brief This function handles USART1 global interrupt.
*/
void USART1_IRQHandler(void)
{
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 0 */
/* USER CODE END USART1_IRQn 0 */
HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_RXNE)!= RESET)
{
prvvUARTRxISR();//接收中断
}
if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart1, UART_IT_TXE)!= RESET)
{
prvvUARTTxReadyISR();//发送中断
}
HAL_NVIC_ClearPendingIRQ(USART1_IRQn);
HAL_UART_IRQHandler(&huart1);
/* USER CODE BEGIN USART1_IRQn 1 */
/* USER CODE END USART1_IRQn 1 */
}
/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) //定时器中断回调函数，用于连接porttimer.c文件的函数
{
/* NOTE : This function Should not be modified, when the callback is needed,
the __HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
*/
prvvTIMERExpiredISR( );
}
/* USER CODE END 1 */修改 demo.c 文件
首先我们需要注释掉，demo.c 中的 main 函数，不然在编译的时候会报错重复定义
修改如下代码：
修改后的代码如下：
static USHORT usRegInputStart = REG_INPUT_START;
//static USHORT usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS];
uint16_t usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS];
uint16_t InputBuff[5];
//修改 eMBRegInputCB 函数，用于读取输入寄存器，对应功能码是 04 eMBFuncReadInputRegister
修改后代码如下：
eMBErrorCode eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
eMBErrorCode eStatus = MB_ENOERR;
int iRegIndex;
int i;
InputBuff[0] = 0x11;
InputBuff[1] = 0x22;
InputBuff[2] = 0x33;
InputBuff[3] = 0x44;
if( ( usAddress >= REG_INPUT_START ) && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )
{
iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );
for(i=0;i>8;
pucRegBuffer++;
*pucRegBuffer=InputBuff[i+usAddress-1]&0xff;
pucRegBuffer++;
}
}
else
{
eStatus = MB_ENOREG;
}
return eStatus;
} 完整 demo.c 代码如下：
点击查看完整代码
/*
* FreeModbus Libary: BARE Demo Application
* Copyright (C) 2006 Christian Walter
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
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* (at your option) any later version.
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* This program is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
*
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* along with this program; if not, write to the Free Software
* Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
*
* File: $Id$
*/
/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
/* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/
#define REG_INPUT_START 0
#define REG_INPUT_NREGS 5
/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/
static USHORT usRegInputStart = REG_INPUT_START;
//static USHORT usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS];
uint16_t usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS];
uint16_t InputBuff[5];
/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
/*int main( void )
{
eMBErrorCode eStatus;
eStatus = eMBInit( MB_RTU, 0x0A, 0, 38400, MB_PAR_EVEN );
eStatus = eMBEnable( );
for( ;; )
{
( void )eMBPoll( );
usRegInputBuf[0]++;
}
}*/
eMBErrorCode eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
eMBErrorCode eStatus = MB_ENOERR;
int iRegIndex;
int i;
InputBuff[0] = 0x11;
InputBuff[1] = 0x22;
InputBuff[2] = 0x33;
InputBuff[3] = 0x44;
if( ( usAddress >= REG_INPUT_START ) && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )
{
iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );
for(i=0;i>8;
pucRegBuffer++;
*pucRegBuffer=InputBuff[i+usAddress-1]&0xff;
pucRegBuffer++;
}
}
else
{
eStatus = MB_ENOREG;
}
return eStatus;
}
eMBErrorCode eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs,
eMBRegisterMode eMode )
{
return MB_ENOREG;
}
eMBErrorCode eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils,
eMBRegisterMode eMode )
{
return MB_ENOREG;
}
eMBErrorCode eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
{
return MB_ENOREG;
} 代码设计
这里需要按照我们前面几篇博客介绍的方法，对 RT-Thread 和 ATH20 的驱动代码进行修改，这里不详细介绍，直接进行 Modbus 的代码设计
由于我们是要通过 Modbus 协议获取温度并发送给上位机，所以这里我们将温度获取函数写在 Modbus 的 demo.c 中
引入头文件并设置获取温度所需要的参数：
//下面的定义的数据用于获取温湿度
#include “AHT20.h”
uint32_t CT_data[2]={0,0};
volatile int c1,t1,c2,t2;eMBRegInputCB 函数就是用于输出的函数，所以我们直接在这个函数中获取温度并输出，InputBuff[] 数组中存放的就是我们要输出的内容，所以我们直接将我们获取到的温度数据存储在这个数组中即可
修改后的函数如下：
eMBErrorCode eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
eMBErrorCode eStatus = MB_ENOERR;
int iRegIndex;
int i;
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13,GPIO_PIN_RESET); // 使用 PC13 引脚上的板载小灯泡进行测试——小灯泡亮
AHT20_Read_CTdata_crc(CT_data); //经过CRC校验，读取AHT20的温度和湿度数据 推荐每隔大于1S读一次
c1 = CT_data[0]*1000/1024/1024; //计算得到湿度值c1(放大了10倍)
t1 = CT_data[1]*2000/1024/1024-500;//计算得到温度值t1(放大了10倍)
t2 = t1/10 + (t1/10)%10; //温度的整数部分
t3 = t1%10; //温度的小数部分
c2 = c2/10 + (c1/10)%10; // 湿度的整数部分
c3 = c3%10; //湿度的小数部分
InputBuff[0] = t2;
InputBuff[1] = t3;
InputBuff[2] = c2;
InputBuff[3] = c3;
if( ( usAddress >= REG_INPUT_START ) && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )
{
iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );
for(i=0;i>8;
pucRegBuffer++;
*pucRegBuffer=InputBuff[i+usAddress-1]&0xff;
pucRegBuffer++;
}
}
else
{
eStatus = MB_ENOREG;
}
return eStatus;
} 然后我们在 RT-Thread 中进行任务创建，这里我们创建两个任务，一个是点亮板载灯泡，用来测试程序是否正常运行，另一个就是获取温湿度，我们将获取温湿度作为主进程，app_rt_thread.c 代码如下：
#include "rtthread.h"
#include "main.h"
#include "i2c.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"
#include "stdio.h"
#include "AHT20.h"
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
struct rt_thread led1_thread;
rt_uint8_t rt_led1_thread_stack[128];
void led1_task_entry(void *parameter);
//初始化线程函数
void MX_RT_Thread_Init(void)
{
//初始化LED1线程
rt_thread_init(&led1_thread,"led1",led1_task_entry,RT_NULL,&rt_led1_thread_stack[0],sizeof(rt_led1_thread_stack),3,20);
//开启线程调度
rt_thread_startup(&led1_thread);
}
//主任务
void MX_RT_Thread_Process(void)
{
(void)eMBPoll(); //启动modbus监听
}
//LED1任务
void led1_task_entry(void *parameter)
{
while(1)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);
rt_thread_delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);
rt_thread_delay(500);
}
}注意：这里一定要增大我们的 IRAM，并且需要重载为 STM32F103C8 的 MAP 才能够保证程序的栈空间充足，确保程序正常运行
在 main.c 源文件中引入以下头文件和全局函数：
#include "rtthread.h" // RT-Thread 头文件
#include "mb.h" // Modbus 头文件
#include "mbport.h" // Modbus 端口头文件
#include "AHT20.h" // AHT20传感器驱动头文件
extern void MX_RT_Thread_Init(void); // RT-Thread 初始化函数，初始化并执行各种进程
extern void MX_RT_Thread_Process(void); // RT-Thread 主进程然后在主函数中我们要对 AHT20 模块进行初始化，并对 Modbus 协议进行使能，并初始化 RT-Thread 进程，main 函数完整代码如下：
int main(void)
{
/* USER CODE BEGIN 1 */
/* USER CODE END 1 */
/* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/
/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
HAL_Init();
/* USER CODE BEGIN Init */
/* USER CODE END Init */
/* Configure the system clock */
SystemClock_Config();
/* USER CODE BEGIN SysInit */
/* USER CODE END SysInit */
/* Initialize all configured peripherals */
MX_GPIO_Init();
MX_DMA_Init();
MX_I2C1_Init();
MX_TIM3_Init();
MX_USART1_UART_Init();
/* USER CODE BEGIN 2 */
AHT20_Init(); //初始化温度传感器并进行延时确保数据准确性
HAL_Delay(2000);
eMBInit( MB_RTU, 0x01, 1, 115200, MB_PAR_NONE);//初始化modbus，走modbusRTU，从站地址为0x01，端口为1。
eMBEnable();//使能modbus
MX_RT_Thread_Init(); //初始化 RT-Thread 进程
/* USER CODE END 2 */
/* Infinite loop */
/* USER CODE BEGIN WHILE */
while (1)
{
//( void )eMBPoll( );//启动modbus侦听，由于在 RT-Thread 主进程中进行了监听启动，所以这里直接调用 RT-Thread 主进程
MX_RT_Thread_Process(); //调用主进程
/* USER CODE END WHILE */
/* USER CODE BEGIN 3 */
}
/* USER CODE END 3 */
}到此我们的程序设计全部完成
运行测试
接线示例
运行结果
这里使用 ModbusPoll 进行接收数据
打开 modbuspoll，点击 setup 第一个读写定义，并设置参数如下：
点击 connection 的 connect ，进入连接设置，选项如图，我使用的是 usb 转 ttl，用的是 com 端口，我连接的口是 com3，所以选择的是 port3：
最后成功获取到参数：
结果分析
这里已经成功获取到指定参数：
数据 0 是温度参数的整数部分
数据 1 是温度参数的小数部分
数据 0 是湿度参数的整数部分
数据 1 是湿度参数的小数部分
这里温度为 26.6，湿度为 30.1
错误解决方法
报错如下：
如果我们添加了驱动代码文件之后，没有修改代码就直接编译会出现很多报错
解决方案：
这并没有什么问题，不要急，只需要按照上面讲述的步骤进行修改代码即可解决所有问题
报错如下：
Modbus_CubeMX\Modbus_CubeMX.axf: Error: L6200E: Symbol HardFault_Handler multiply defined (by context_rvds.o and stm32f1xx_it.o).解决方案：
这里是说函数 HardFault_Handler 重复定义，前面我们已经介绍了这里的修改方法，参考前面的方法修改即可
参考文档
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FreeModbus开源协议栈的移植和详解(二)- modbus主流程分析
-
FreeModbus开源协议栈的移植和详解(三)- RTU协议代码分析
-
FreeModbus开源协议栈的移植和详解(四)- FreeModbus在STM32上的移植
-
FreeModbus开源协议栈的(五)野火指南者+Keil+FreeModbus 的Modbus RTU从站
-
FreeModbus开源协议栈的(六)FreeModbus状态机和事件总结
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FreeModbus在STM32上移植
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FreeModbus移植总结
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【stm32】FreeModbus 介绍 + 移植stm32f103 HAl库
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Modbus RTU协议各知识点入门 + 实例
10 FreeModbus源码分析
文件下载
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官方 Github 仓库：FreeModbus v1.5 Github仓库
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- 修改后完全适用于 STM32F103C8T6 最小系统板的 FreeModbus 协议代码：
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- Modbus 测试工具
ModbusPoll7.0.1/ModbusSlave6.1.3