51单片机

51单片机在工程中自己做的MODBUS通信程序

2020-01-17 19:06发布

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本帖最后由 wangyy@dianzi 于 2013-7-26 17:04 编辑

看到论坛有许多关于modbus的通信的程序，但是好多程序没有对3.5个字符贞的检测，这样做是不标准的。只有做好这个检测，才能一每贞的数据包形式接受，这样处理程序才会高校，而且减少误包率。仅此参考，欢迎交流！

状态机在通信中有很重要的作用，所谓状态机就是SWITCH case 语句的熟练应用

先说文件结构：board.h 是同文件，所有的宏定义和一些配置在里面。 modbus16.h 是modbus通信的命令解析和命令动作文件，是通信的核心 rs232.c 是串口驱动程序

board.h
#include "STC12C5A60S2.h" //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include <intrins.h>
/******************************/
#ifndef _board__h_
#define _board__h_
/********************************************/
#define UART0FRAMETESTMS 8         //侦测试时间

/********************************************/

/******声明被外部调用的变量*****************/
extern unsigned char SLAVEADDRESS;        //从机地址
extern unsigned char xdata Modbus16_DataBuff[8];
extern unsigned char xdata uchTX_Buffer[];//串口发送数据缓冲区
extern unsigned char xdata uchTX_Buffer1[];//串口发送数据缓冲区
extern unsigned char xdata uchRX_Buffer[17];////串口接收数据缓冲区  
extern unsigned char RXData_Counter1;//数据接收计数器
extern bit FlagRdyOK;//是否可以接收数据包标志位：0:可以接收 1：不可接收
/******声明被外部调用的函数*****************/
/*modbus16.c*/
extern void askComm0Modbus(void);//检查uart0数据
/*rs232.c*/
extern void TX_NByte(unsigned char *dat,unsigned char TXLen);//发送N字节数据  
//extern void Delayms(unsigned int T);
extern void UART_INIT(void);//串口初始化
extern unsigned char Check_MasterCMD1(void);//MasterCMD1判断

#endif

#define UART0FRAMETESTMS 8         //侦测试时间   这个很重要，就是那个侦间隔的测试时间，毫秒级的。他必须根据你的硬件配置和实际测试进行调整，调到最小有效值。
按9600的波特率计算，3.5个字符的间隔是2.916ms，这个是理论计算值，但是这个值作为你的定时器设定值是不行的，因为加上硬件以及软件的通信延时会比这个值大，所以你要在这个值得基础上微调，调到他的最小有效率值。
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40条回答
wangyy@dianzi
1楼-- · 2020-01-18 13:00
说说modbus.h

#include "board.h"
#include"STC_IAP_EEPROM.h"
/* CRC 高位字节值表 */
unsigned char code xuchCRCHi[] = {
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
} ;

/* CRC低位字节值表*/
unsigned char code xuchCRCLo[] = {
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
} ;
/*****************************/
unsigned char SLAVEADDRESS = 0x00;        //从机地址
/*****************************/
/*
函数名称：unsigned short crc16(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
函数功能：CRC16校验函数
入口参数：（unsigned char） *puchMsg：指向需要CRC16校验的消息包（unsigned int）usDataLen：消息包长度
  返回值：返回CRC16校验结果
*/
unsigned short  crc16(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)
{
        unsigned char uchCRCHi = 0xFF ; /* 高CRC字节初始化 */
        unsigned char uchCRCLo = 0xFF ; /* 低CRC 字节初始化 */
        unsigned short tmp_crc;
        unsigned long int uIndex ; /* CRC循环中的索引 */
        while (usDataLen--)       /* 传输消息缓冲区 */
        {
                uIndex = uchCRCHi ^ (*puchMsg++); /* 计算CRC */
                uchCRCHi = uchCRCLo ^ xuchCRCHi[uIndex] ;
                uchCRCLo = xuchCRCLo[uIndex] ;
        }
        tmp_crc = uchCRCLo;
        tmp_crc = tmp_crc << 8;
        tmp_crc += uchCRCHi;               
       
        return (tmp_crc) ;
}

/*
函数名称：void askComm0Modbus(void)
函数功能：检查uart0数据
入口参数：无
  返回值：无
其他说明：无
*/
void askComm0Modbus(void)
{
        unsigned int crcData;//CRC16校验
        unsigned char tempData;//数据个数
        unsigned int tmp_crc;//接收的CRC16校验
        unsigned char i = 0;
        switch(uchRX_Buffer[1])
        {
                case 0x03://读取寄存器(一个或多个)
                    crcData = crc16(uchRX_Buffer,6);//CRC16校验                       
                        //判断起始地址和寄存器数量是否超界
                        if( (uchRX_Buffer[2] == 0) && (uchRX_Buffer[3] <= 0x0f)
                                 && (uchRX_Buffer[4] == 0) && (uchRX_Buffer[5] <= 5) )
                        {         
                                tmp_crc = uchRX_Buffer[7];
                                tmp_crc = tmp_crc << 8;
                                tmp_crc += uchRX_Buffer[6];               
                       
                                if( crcData == tmp_crc )//校验正确
                                {
                                        sendRegisters();
                                }
                        }
                        RXData_Counter1 = 0;
                        break;
       
                case 0x10://设置多个寄存器
                    if ( (uchRX_Buffer[2] == 0) && (uchRX_Buffer[3] <= 0x0f)
                                 && (uchRX_Buffer[4] == 0) && (uchRX_Buffer[5] <= 5) )
                        {
                                tempData = uchRX_Buffer[5];
                                tempData = tempData * 2;//数据个数
                //没有判断字节数是否和寄存器数量是否一致
                                tempData += 9;
                                if (RXData_Counter1 >= tempData)
                                {
                                        crcData = crc16(uchRX_Buffer,tempData-2);                       

                                        tmp_crc = uchRX_Buffer[tempData-1];
                                        tmp_crc = tmp_crc << 8;
                                        tmp_crc += uchRX_Buffer[tempData-2];               
                               
                                        if ( crcData == tmp_crc )
                                        {
                                                if (uchRX_Buffer[3] != 0x0f )               
                                                {
                                                        presetMultipleRegisters();
                                                }
                                                else //修改地址
                                                {       
                                                        if (uchRX_Buffer[0] == 0)               
                                                        {
                                                                SLAVEADDRESS = uchRX_Buffer[8];
                                                                Sector_Erase(DATA_FLASH_START_ADDRESS);
                                                                Byte_Program(DATA_FLASH_START_ADDRESS,&SLAVEADDRESS);
                                                                for(i = 0;i < 12;i++)
                                    {
                                        Byte_Program(DATA_FLASH_START_ADDRESS + 1 + i,&ZeroPointCorrection_Array);
                                    }
                                                        }
                                                }                               
                                        }//if ( crcData == tmp_crc )
                                }
                                RXData_Counter1 = 0;
                        }
                        break;
        }

}//void askComm0Modbus(void)
unsigned short  crc16(unsigned char *puchMsg, unsigned int usDataLen)   这个是CRC16校验码的生成函数，第一个入口参数是消息侦的地址，第二个入口参数是消息的字节数。返回值是16位的校验码，在实际使用这个校验码时一定要注意，标准的工业modbus规定，最后的两个字节的CRC码是高低倒置的，即低字节在前，高字节在后，所以你得把这个返回值再处理一下。  
说一下CRC校验，如果你第一个参数传入的消息侦没有最后两个字节的CRC码，那这个函数的返回值就是要生成的CRC码。如果你传入的消息侦有最后的两字节的CRC码，那么这个函数的返回值就是零。
void askComm0Modbus(void)  这个函数就是解析协议中的命令并执行动作。有注释应该不难理解就不多费吐沫了。
wangyy@dianzi
2楼-- · 2020-01-18 17:23
再说rs232.h


/*-----------------------------------------------
  名称：串口通信
  日期：2009.5
  修改：无
  内容：连接好串口或者usb转串口至电脑，下载该程序，打开电源
        打开串口调试程序，将波特率设置为9600，无奇偶校验
        晶振11.0592MHz，发送和接收使用的格式相同，如都使用
        字符型格式，在发送框输入 hello，I Love MCU ，在接
        收框中同样可以看到相同字符，说明设置和通信正确
------------------------------------------------*/

#include"board.h" //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义  
#include "SHT11.h"                     
/***************函数声明*************************************/
void UART_INIT(void);
void TXByte(unsigned char dat);
void TX_NByte(unsigned char *dat,unsigned char TXLen);  
void Delayms(unsigned int T);
/***************定义数组*************************************/
unsigned char xdata uchTX_Buffer[13] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//串口发送数据缓冲区
unsigned char xdata uchTX_Buffer1[14] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//串口发送数据缓冲区1
unsigned char xdata uchRX_Buffer[17] = {0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};//串口接收数据缓冲区                    
/***********定义变量**************************/
unsigned char RXData_Counter1 = 0;//数据接收计数器
bit FlagRdyOK = 0;//是否可以接收数据包标志位：0:可以接收 1：不可接收
/************************************/
/*
函数名称：void UART_INIT(void)
函数功能：串口初始化
入口参数：无
  返回值：无
*/
void UART_INIT(void)
{
        AUXR |= 0x11;        //与传统8051兼容模式,串口1使用独立波特率发生器BRT
        PCON |= 0x00;        //波特率不加倍
        IPH |= 0x10;
        IP |= 0x10;
        SCON |= 0x50;        //工作方式1       
        BRT = 0xFD;                //9600波特率
        ES = 1;         //开串口1中断
        EA = 1;                //开总中断       
}
/*
函数名称：void UART_SER (void) interrupt 4
函数功能：串口接收中断
入口参数：无
  返回值：无
*/
void UART1_ISR (void) interrupt 4
{
        unsigned char DatBuffer = 0;
       
        if(RI == 1)
        {
                DatBuffer = SBUF;
                RI = 0;
                if(FlagRdyOK == 0)//判断是否可以接收数据包：0：可以 1：不可以
                {
                        uchRX_Buffer[RXData_Counter1] = DatBuffer;
                        ++RXData_Counter1;
                        TH1 = (65536 - (int)((UART0FRAMETESTMS * 11.0592 * 1000)/12)) / 256; //定时4ms
                        TL1 = (65536 - (int)((UART0FRAMETESTMS * 11.0592 * 1000)/12)) % 256;
                        TR1 = 1;//开定时器
                }//if(FlagRdyOK == 0)//判断是否可以接收数据包：0：可以 1：不可以
        }//if(TR1 == 1)          
}//void UART_SER (void) interrupt 4  
/*
函数名称：void TXByte(unsigned char dat)
函数功能：发送一字节数据
入口参数：（unsigned char） dat：一字节的发送数据
  返回值：无
*/
void TXByte(unsigned char dat)
{
        SBUF = dat;
        while(TI == 0);
        TI = 0;       
}
/*
函数名称：void TXByte(unsigned char dat)
函数功能：发送N字节数据
入口参数：（unsigned char） dat：发送数据指针
  返回值：无
*/
void TX_NByte(unsigned char *dat,unsigned char TXLen)
{
        unsigned char i;
        for(i = 0; i < TXLen;i++)
        {
                TXByte(*dat);
                ++dat;
        }       
}
/*
函数名称：void Delayms(unsigned int T)
函数功能：延时函数
入口参数：（unsigned char） T：延时时间（T*1ms）
  返回值：无
*/
//void Delayms(unsigned int T)
//{
//        unsigned int i;
//        unsigned char j;
//        for(i = 0; i < T; i++)
//                for(j = 0;j < 50;j++);
//}

void UART1_ISR (void) interrupt 4   这个中断中FlagRdyOK 是主要的，他是侦定时时间到是否可以进行协议解析的标志，0：无操作，继续把数据存入接受缓冲区的协议栈 1：可以进行解析，转转去处理协议中的数据，这个函数就说这么多吧
wangyy@dianzi
3楼-- · 2020-01-18 22:05
 精彩回答 2  元偷偷看……
lryxr2507
4楼-- · 2020-01-18 22:11
支持楼主,楼主的认真态度值得推广学习.
szaival
5楼-- · 2020-01-19 04:04
请问楼主，ASCII模式发送接收的是7个数据位，用51单片机如何实现？
51的单片机只有8位UART
szaival
6楼-- · 2020-01-19 05:56
请问楼主，ASCII模式发送接收的是7个数据位，用51单片机如何实现？
51的单片机只有8位UART
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