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Clion开发STM32——移植FreeModbus

STM32型号 :STM32H743VIT6
FreeModbus版本 :1.6
使用工具:stm32cubeMX,Clion
使用STM32作从机,模式:RTU

网上用keil的比较多,用Clion的比较少,如果你也用Clion,那么希望本文可以给你提供些许参考。

1 下载官网源码

官网地址:https://www.embedded-experts.at/en/freemodbus/about/
demo是移植例程,但是里面没有stm32的。
modbus是源码.
在这里插入图片描述
看一下modbus文件,我这里使用的模式是RTU模式,所以ascii和tcp文件夹就不需要了,如果你也只用RTU模式,那么只需要标红的文件夹。
在这里插入图片描述
在freemodbus-v1.6\demo\BARE\port这个文件夹中的文件全部需要,这些是接口文件。
在这里插入图片描述

把上面的文件放在一个文件夹里。

在自己的工程目录下新建FreeModbus(自己起名就好),并添加上面的文件,如下:在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2 修改CMakeLists_template

可以参考这篇文章Clion开发STM32——添加自己文件

增加头文件路径
在这里插入图片描述
增加编译文件
在这里插入图片描述
只关注蓝色框框起来的即可,其他文件可以忽略,那是我这个工程的其他文件。

3 cubeMX配置串口和定时器

3.1串口

在这里插入图片描述

3.2 定时器

在这里插入图片描述

3.3 NVIC

中断回调函数比较繁琐,所以我这里取消掉了,自己写中断内的内容。
在这里插入图片描述

4 修改接口 port

4.1 port.h

首先是port.h文件

#ifndef _PORT_H
#define _PORT_H

#include <assert.h>
#include <inttypes.h>

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "stm32h7xx_hal.h"
#include "main.h"

/* ----------------------- Defines ---------*/

#defineINLINE                      inline
#define PR_BEGIN_EXTERN_C           extern "C" {
#definePR_END_EXTERN_C             }

#define ENTER_CRITICAL_SECTION( )   __set_PRIMASK(1)//禁止中断
#define EXIT_CRITICAL_SECTION( )    __set_PRIMASK(0)//允许中断

typedef uint8_t BOOL;

typedef unsigned char UCHAR;
typedef char CHAR;

typedef uint16_t USHORT;
typedef int16_t SHORT;

typedef uint32_t ULONG;
typedef int32_t LONG;

#ifndef TRUE
#define TRUE            1
#endif

#ifndef FALSE
#define FALSE           0
#endif

#endif

包含平台,定义进出临界区
在这里插入图片描述

4.2 portserial.c

这个文件是留给用户写串口函数接口的。
使能串口中断(串口接收中断,串口发送中断)
这里串口发送中断,可以选择两种
1 发送寄存器空中断 UART_IT_TXE
2 发送完成中断 UART_IT_TC

两种都可以 ,只是UART_IT_TC不会主动触发中断,必须得发送完成,发送完成是只数据被写入到发送寄存器,然后串口会把数据送到移位寄存器,等到移位寄存器发送完成,才会置发送完成中断。所以后面发送函数里,得收到加一个发送函数来触发,才能进中断。

而UART_IT_TXE使能后就可以进入中断,因为发送寄存器本就空的。往发送寄存器里写数据之后,数据也会被送到移位寄存器。

我这里使用的事发生寄存器空中断UART_IT_TXE。

#include "port.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
 void prvvUARTTxReadyISR( void );//被UART发送空中断调用的函数,注意是空中断,通知modbus数据可以发送
 void prvvUARTRxISR( void );//被UART接收中断调用的函数,通知modbus有数据到来

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
/*使能串口中断*/
void
vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
    /* If xRXEnable enable serial receive interrupts. If xTxENable enable
     * transmitter empty interrupts.
     */
    if (xRxEnable) {
        /*设置485为接收模式*/
        __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);//使能接收中断
    } else {
        __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);
    }

    if (xTxEnable) {
        /*设置485为发送模式*/
        __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_TXE);//使能发送寄存器为空中断
    } else {
        __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2, UART_IT_TXE);
    }
}
/*初始化串口*/
BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
    /*MX_USART2_UART_Init*/
    return TRUE;
}
/*发送一个字节*/
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. */
    huart2.Instance->TDR = ucByte;
    //HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)&ucByte, 1, 0);
    return TRUE;
}
/*接收一个字节*/
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.
     */
    *pucByte = (uint8_t)(huart2.Instance->RDR & (uint8_t)0x00FF);
    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(  );
}

这两个函数需要取消static定义,这两个函数要在中断里被调用,而static就限制了它只能在本文件中使用,所以取消掉。(当然你把中断函数写在这个文件也可以,我个人习惯把中断都放在stm32h7xx_it.c文件中)
在这里插入图片描述

4.3 portimer.c

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "port.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
 void prvvTIMERExpiredISR( void );//被定时器溢出中断调用的函数,通知modbus3.5个字符等待时间到

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{

    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

    htim7.Instance = TIM7;
    htim7.Init.Prescaler = 11999;
    htim7.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim7.Init.Period = usTim1Timerout50us - 1;
    htim7.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim7) != HAL_OK)
    {
        return FALSE;
    }
    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim7, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    {
        return FALSE;
    }
    return TRUE;
}

/*使能定时器*/
inline void
vMBPortTimersEnable(  )
{
    __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim7,TIM_IT_UPDATE);
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);
    HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);
    /* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
}

/*禁止定时器*/
inline void
vMBPortTimersDisable(  )
{
    HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);
    __HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim7,TIM_IT_UPDATE);
    /* Disable any pending timers. */
}

/* 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(  );
}

这个函数同样取消static,它被定时器溢出中断调用
在这里插入图片描述
关于定时器参数为什么要这么设置,可以看一下FreeModbus学习——eMBInit初始化

4.4 添加port.c文件

这个文件中存放的都是功能码处理函数调用的回调函数,当然你也可以放在别的文件,比如main.c里都可以。

这个文件中的函数怎么调用的,可以看一下FreeModbus学习——读输入寄存器eMBFuncReadInputRegister

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/
//输入寄存器
#define REG_INPUT_START  3000
#define REG_INPUT_NREGS  4

//保持寄存器
#define REG_HOLD_START   4000
#define REG_HOLD_NREGS   10

//线圈
#define REG_COILS_START  0
#define REG_COILS_NREGS  4

//开关寄存器
#define REG_DISCRETE_START 1000
#define REG_DISCRETE_NREGS 4
/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/
static USHORT   usRegInputStart = REG_INPUT_START;
static USHORT   usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};


static USHORT   usRegHoldStart = REG_HOLD_START;
static USHORT   usRegHoldBuf[REG_HOLD_NREGS];

static USHORT   usRegCoilsStart = REG_COILS_START;
static uint8_t  usRegCoilsBuf[REG_COILS_NREGS];

static USHORT   usRegDiscreteStart = REG_DISCRETE_START;
static uint8_t  usRegDiscreteBuf[REG_DISCRETE_NREGS];
/****************************************************************************
* 名  称:eMBRegInputCB
* 功    能:读取输入寄存器,对应功能码是 04 eMBFuncReadInputRegister
* 入口参数:pucRegBuffer: 数据缓存区,用于响应主机
*usAddress: 寄存器地址
*usNRegs: 要读取的寄存器个数
* 出口参数:
* 注  意:上位机发来的 帧格式是: SlaveAddr(1 Byte)+FuncCode(1 Byte)
*+StartAddrHiByte(1 Byte)+StartAddrLoByte(1 Byte)
*+LenAddrHiByte(1 Byte)+LenAddrLoByte(1 Byte)+
*+CRCAddrHiByte(1 Byte)+CRCAddrLoByte(1 Byte)
*3 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    int             iRegIndex;//寄存器数组索引
usAddress = usAddress - 1;//传进来的地址+1了,这里要减1

//判断地址是否在输入寄存器范围内
    if( ( usAddress >= REG_INPUT_START ) && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )
    {
        iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );//地址 - 开始地址  =  索引
        while( usNRegs > 0 )
        {
            *pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( usRegInputBuf[iRegIndex] >> 8 );//寄存器值高位
            *pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( usRegInputBuf[iRegIndex] & 0xFF );//寄存器值低位
            iRegIndex++;
            usNRegs--;
        }
    }
    else
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }

    return eStatus;
}
/****************************************************************************
* 名  称:eMBRegHoldingCB
* 功    能:对应功能码有:06 写保持寄存器 eMBFuncWriteHoldingRegister
*16 写多个保持寄存器 eMBFuncWriteMultipleHoldingRegister
*03 读保持寄存器 eMBFuncReadHoldingRegister
*23 读写多个保持寄存器 eMBFuncReadWriteMultipleHoldingRegister
* 入口参数:pucRegBuffer: 数据缓存区,用于响应主机
*usAddress: 寄存器地址
*usNRegs: 要读写的寄存器个数
*eMode: 功能码
* 出口参数:
* 注  意:4 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    int             iRegIndex;
usAddress = usAddress - 1;

    if((usAddress >= REG_HOLD_START) && ((usAddress+usNRegs) <= (REG_HOLD_START + REG_HOLD_NREGS)))
    {
        iRegIndex = (int)(usAddress - usRegHoldStart);
        switch(eMode)
        {
        case MB_REG_READ://读寄存器
            while(usNRegs > 0)
            {
                *pucRegBuffer++ = (uint8_t)(usRegHoldBuf[iRegIndex] >> 8);
                *pucRegBuffer++ = (uint8_t)(usRegHoldBuf[iRegIndex] & 0xFF);
                iRegIndex++;
                usNRegs--;
            }
            break;
        case MB_REG_WRITE://写寄存器
            while(usNRegs > 0)
            {
                usRegHoldBuf[iRegIndex] = *pucRegBuffer++ << 8;
                usRegHoldBuf[iRegIndex] |= *pucRegBuffer++;
                iRegIndex++;
                usNRegs--;
            }
        }
    }
    else//错误
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }

    return eStatus;
}

/****************************************************************************
* 名  称:eMBRegCoilsCB
* 功    能:对应功能码有:01 读线圈 eMBFuncReadCoils
*05 写线圈 eMBFuncWriteCoil
*15 写多个线圈 eMBFuncWriteMultipleCoils
* 入口参数:pucRegBuffer: 数据缓存区,用于响应主机
*usAddress: 线圈地址
*usNCoils: 要读写的线圈个数
*eMode: 功能码
* 出口参数:
* 注  意:如继电器
*0 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    USHORT          iRegIndex;
    USHORT usCoilGroups = ((usNCoils - 1) / 8 + 1);
    UCHAR  ucStatus     = 0;
    UCHAR  ucBits       = 0;
    UCHAR  ucDisp       = 0;
usAddress = usAddress - 1;

    if((usAddress >= REG_COILS_START) &&((usAddress + usNCoils) <= (REG_COILS_START + REG_COILS_NREGS)))
    {
        iRegIndex = (int)(usAddress - usRegCoilsStart);
        switch(eMode)
        {
        case MB_REG_READ://读线圈
            while(usCoilGroups--)
            {
                ucDisp = 0;
                ucBits = 8;
                while((usNCoils--) != 0 && (ucBits--) != 0)
                {
                    ucStatus |= (usRegCoilsBuf[iRegIndex++] << (ucDisp++));
                }
                *pucRegBuffer++ = ucStatus;
            }
            break;
        case MB_REG_WRITE://写线圈
            while(usCoilGroups--)
            {
                ucStatus = *pucRegBuffer++;
                ucBits   = 8;
                while((usNCoils--) != 0 && (ucBits--) != 0)
                {
                    usRegCoilsBuf[iRegIndex++] = ucStatus & 0X01;
                    ucStatus >>= 1;
                }
            }
        }
    }
    else//错误
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }

    return eStatus;
}
/****************************************************************************
* 名  称:eMBRegDiscreteCB 
* 功    能:读取离散寄存器,对应功能码有:02 读离散寄存器 eMBFuncReadDiscreteInputs
* 入口参数:pucRegBuffer: 数据缓存区,用于响应主机   
*usAddress: 寄存器地址
*usNDiscrete: 要读取的寄存器个数
* 出口参数:
* 注  意:1 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    USHORT          iRegIndex;
    USHORT usDiscreteGroups = ((usNDiscrete - 1) / 8 + 1);
    UCHAR  ucStatus     = 0;
    UCHAR  ucBits       = 0;
    UCHAR  ucDisp       = 0;
usAddress = usAddress - 1;

    if((usAddress >= REG_DISCRETE_START) &&((usAddress + usNDiscrete) <= (REG_DISCRETE_START + REG_DISCRETE_NREGS)))
    {
        iRegIndex = (int)(usAddress - usRegDiscreteStart);

while(usDiscreteGroups--)
{
ucDisp = 0;
ucBits = 8;
while((usNDiscrete--) != 0 && (ucBits--) != 0)
{
if(usRegDiscreteBuf[iRegIndex])
{
ucStatus |= (1 << ucDisp);
}
ucDisp++;
}
*pucRegBuffer++ = ucStatus;
}
    }
    else//错误
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }

    return eStatus;
}

4.5 写中断服务函数

void USART2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */
    if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_RXNE) != RESET)
        && (__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_RXNE)!= RESET)) {
        __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart2, UART_FLAG_RXNE);
        
        prvvUARTRxISR();

        return;
    }


    if ((__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_TXE)!= RESET)
        && (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_TXE)!= RESET)){
        __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart2, UART_FLAG_TXE);
        
        prvvUARTTxReadyISR();

        return;
    }

  
}

void TIM7_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM7_IRQn 0 */
    if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim7, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET
        && __HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim7, TIM_IT_UPDATE) !=RESET) {


        __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim7, TIM_FLAG_UPDATE);

        prvvTIMERExpiredISR();

    }

}

5 调用协议栈

依次调用
eMBInit( MB_RTU, 1, 3, 9600, MB_PAR_NONE );
eMBEnable();

然后把eMBPoll();放在循环里
在这里插入图片描述

6 测试

以读输入寄存器为例
功能码04

使用软件Modbus Poll
在这里插入图片描述
软件配置:
在这里插入图片描述
效果:
在这里插入图片描述
OK !
移植结束。
想深入了解FreeModbus源码,可以看我写的其笔记FreeModbus,写的不好,对源码理解上以及写的时候,难免有瑕疵纰漏,如有错误还请大佬指出。您原谅着瞧,原谅着看。


原文地址:https://blog.csdn.net/rerrick_rose/article/details/140543937

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