Agile Modbus移植教程--基于GD32F103C8T6+RT-Thread+mdk5

Car122024-08-14 9:59

主机移植

0.下载源码

开源地址:GitHub - loogg/agile_modbus

1.复制源码

1.2、目录结构

名称 说明
doc 文档
examples 例子 参考示例
figures 素材
inc 头文件 移植需要
src 源代码 移植需要
util 提供简单实用的组件 移植需要

本次移植需要的有

  • 参考demo

  • 头文件

  • 源码

  • 从机辅助文件

2.添加源码

3.头文件

4.接口实现

1.串口发送接口

​ 串口的发送时基于发送缓冲为空的基础实现

2.接收一帧完整数据接口

基于RT-Thread前提下，本次移植使用的串口中断方式接收数据，每次收到一个数据就开启一个单次定时器，在定时器未超时之前收到数据立即重置定时器，当定时器超时时表示一帧数据接收完毕,完毕后使用信号量通知主线程

3.本次实现基于GD32F103C8T6+RT-Thread+mdk5

5.主机使用示例

c 复制代码 
#include "agile_modbus.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include "bsp_uart.h"
#include "main.h"
#include "bsp_timer_base.h"
#include "rtthread.h"


static uint8_t ctx_send_buf[AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH];//发送缓存
static uint8_t ctx_read_buf[AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH];//接收缓存
static uint16_t ctx_read_buf_index=0;
static rt_timer_t timer1;
/* 指向信号量的指针 */
static rt_sem_t dynamic_sem = RT_NULL;
/* 定时器 1 超时函数 */
static void timeout1(void *parameter)
{
    //通知数据接收完毕
    rt_timer_stop(timer1);
    rt_sem_release(dynamic_sem);

}

static void modbus_recv_callback(uint8_t ch)
{

    /* 重置定时器 */
    if (timer1 != RT_NULL)
    {
        rt_timer_stop(timer1);
        rt_timer_start(timer1);
    }
    //保存数据
    ctx_read_buf[ctx_read_buf_index++%AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH]=ch;
}

void  modbus_cycle_entry(void)
{

    uint16_t hold_register[10];
    uint8_t coils[10];

    agile_modbus_rtu_t ctx_rtu;
    agile_modbus_t *ctx = &ctx_rtu._ctx;
    //rtu初始化
    agile_modbus_rtu_init(&ctx_rtu, ctx_send_buf, sizeof(ctx_send_buf), ctx_read_buf, sizeof(ctx_read_buf));
    //设置从机地址
    agile_modbus_set_slave(ctx, 1);

    rt_kprintf("agile_modbus master runing...\n");
    //设置串口回调函数
    bsp_uart_set_recv_callback(BSP_UART_ID_0,modbus_recv_callback);
    /* 创建定时器 1 周期定时器 */
    timer1 = rt_timer_create("timer1", timeout1,
                             RT_NULL, 5,
                             RT_TIMER_FLAG_PERIODIC);
    /* 创建一个动态信号量，初始值是 0 ，用于通知一帧数据接收完毕*/
    dynamic_sem = rt_sem_create("dsem", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);
    while (1) {

        rt_thread_delay(1000*5);
        //构建线圈读取指令
        int send_len = agile_modbus_serialize_read_bits(ctx, 0, 10);
        //清空数据
        ctx_read_buf_index=0;
        //发送数据
        bsp_uart_send_datas(BSP_UART_ID_0,ctx->send_buf, send_len);
        //等待数据接收完毕
        int  result = rt_sem_take(dynamic_sem, 1000);//RT_WAITING_FOREVER

        if (RT_EOK ==result)
        {
            //解析数据
            int rc = agile_modbus_deserialize_read_bits(ctx, ctx_read_buf_index, coils);

            if (rc >0)
            {
                rt_kprintf("Coils:[");
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    rt_kprintf(" %d", coils[i]);

                }
                rt_kprintf(" ]\n");
            }
            else {
                rt_kprintf("exp code %d\n",-128 - rc);//得到异常码
            }

        }


        /**************************/
        //构建保持寄存器读取指令
        send_len = agile_modbus_serialize_read_registers(ctx, 0, 10);
        //清空缓存
        ctx_read_buf_index=0;
        //发送
        bsp_uart_send_datas(BSP_UART_ID_0,ctx->send_buf, send_len);
        //等待从机回复
        result = rt_sem_take(dynamic_sem, 1000);


        if (RT_EOK ==result)
        {
            //解析保持寄存器数据
            int   rc = agile_modbus_deserialize_read_registers(ctx, ctx_read_buf_index, hold_register);
            if (rc >0 )
            {
                rt_kprintf("Hold Registers:[");
                for (int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    rt_kprintf(" 0x%04X", hold_register[i]);

                }
                rt_kprintf(" ]\n");
            }
            else {
                rt_kprintf(" exp code %d\n",-128 - rc);
            }
        }



    }


}

从机移植

从机的移植和主机一样，需要提供串口的发送接口，一帧数据接收接口

从机使用流程

c 复制代码 
#include "agile_modbus.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "agile_modbus_slave_util.h"
#include "bsp_uart.h"
#include "main.h"
#include "bsp_timer_base.h"
#include "rtthread.h"
//这个定义在bits.c中
extern const agile_modbus_slave_util_map_t bit_maps[1];
//这个定义在input_bits.c中
extern const agile_modbus_slave_util_map_t input_bit_maps[1];
//这个定义在registers.c中
extern const agile_modbus_slave_util_map_t register_maps[1];
//这个定义在input_registers.c中
extern const agile_modbus_slave_util_map_t input_register_maps[1];
 //发送缓存
static     uint8_t ctx_send_buf[AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH];
//接收缓存
static    uint8_t ctx_read_buf[AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH];
//接收数据长度
static  uint16_t ctx_read_buf_index=0;
static rt_timer_t timer1;
/* 指向信号量的指针 */
static rt_sem_t dynamic_sem = RT_NULL;
/* 定时器 1 超时函数 */
static void timeout1(void *parameter)
{

    rt_timer_stop(timer1);
    rt_sem_release(dynamic_sem);

}

static void modbus_recv_callback(uint8_t ch)
{

    /* 启动定时器 1 */
    if (timer1 != RT_NULL)
    {
        rt_timer_stop(timer1);
        rt_timer_start(timer1);
    }

    ctx_read_buf[ctx_read_buf_index++%AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH]=ch;
}




static int addr_check(agile_modbus_t *ctx, struct agile_modbus_slave_info *slave_info)
{
    int slave = slave_info->sft->slave;
    if ((slave != ctx->slave) && (slave != AGILE_MODBUS_BROADCAST_ADDRESS) && (slave != 0xFF))
        return -AGILE_MODBUS_EXCEPTION_UNKNOW;

    return 0;
}

const agile_modbus_slave_util_t slave_util = {
    bit_maps,
    sizeof(bit_maps) / sizeof(bit_maps[0]),
    input_bit_maps,
    sizeof(input_bit_maps) / sizeof(input_bit_maps[0]),
    register_maps,
    sizeof(register_maps) / sizeof(register_maps[0]),
    input_register_maps,
    sizeof(input_register_maps) / sizeof(input_register_maps[0]),
    addr_check,
    NULL,
    NULL};

 void rtu_slave_entry(void )
{


    agile_modbus_rtu_t ctx_rtu;
    agile_modbus_t *ctx = &ctx_rtu._ctx;
    agile_modbus_rtu_init(&ctx_rtu, ctx_send_buf, sizeof(ctx_send_buf), ctx_read_buf, sizeof(ctx_read_buf));
    agile_modbus_set_slave(ctx, 1);
	
	
	    bsp_uart_set_recv_callback(BSP_UART_ID_0,modbus_recv_callback);
    /* 创建定时器 1 周期定时器 */
    timer1 = rt_timer_create("timer1", timeout1,
                             RT_NULL, 10,
                             RT_TIMER_FLAG_PERIODIC);
    /* 创建一个动态信号量，初始值是 0 */
    dynamic_sem = rt_sem_create("dsem", 0, RT_IPC_FLAG_PRIO);

    rt_kprintf("Running.");

    while (1) {
      
				ctx_read_buf_index=0;
        int  result = rt_sem_take(dynamic_sem, RT_WAITING_FOREVER);//
			  if (RT_EOK ==result) 
				{
					 int send_len = agile_modbus_slave_handle(ctx, ctx_read_buf_index, 0, agile_modbus_slave_util_callback, &slave_util, NULL);
					if(send_len>0)
					{
						bsp_uart_send_datas(BSP_UART_ID_0,ctx->send_buf, send_len);
					}
				}

      
    }

}

定义一些从机相关的寄存器

bits.c

c 复制代码 
#include "slave.h"
/*

	01指令 读取线圈寄存器
*/
static uint8_t _tab_bits[10] = {0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0};//0xA801 

static int get_map_buf(void *buf, int bufsz)
{
    uint8_t *ptr = (uint8_t *)buf;

   // pthread_mutex_lock(&slave_mtx);
    for (int i = 0; i < sizeof(_tab_bits); i++) {
        ptr[i] = _tab_bits[i];
    }
   // pthread_mutex_unlock(&slave_mtx);

    return 0;
}

static int set_map_buf(int index, int len, void *buf, int bufsz)
{
    uint8_t *ptr = (uint8_t *)buf;

   // pthread_mutex_lock(&slave_mtx);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        _tab_bits[index + i] = ptr[index + i];
    }
   // pthread_mutex_unlock(&slave_mtx);

    return 0;
}
/*
	初始化线圈，
	1.设置开始结束地址
	2.设置get和set接口
*/
const agile_modbus_slave_util_map_t bit_maps[1] = {
    {50, 59, get_map_buf, set_map_buf}};

input_bits.c

c 复制代码 
#include "slave.h"
/*

	02指令 读取离散输入寄存器
	
	响应各离散输入寄存器状态，分别对应数据区中的每位值，1 代表 ON；0 代表 OFF。
	第一个数据字节的 LSB(最低字节)为查询的寻址地址，其他输入口按顺序在该字节中由低字节向高字节排列，直到填充满 8 位。下一个字节中的 8 个输入位也是从低字节到高字节排列。若返回的输入位数不是 8
的倍数，则在最后的数据字节中的剩余位至该字节的最高位使用 0 填充
*/
static uint8_t _tab_input_bits[10] = {1, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1};//0x6703  

static int get_map_buf(void *buf, int bufsz)
{
    uint8_t *ptr = (uint8_t *)buf;

//    pthread_mutex_lock(&slave_mtx);
    for (int i = 0; i < sizeof(_tab_input_bits); i++) {
        ptr[i] = _tab_input_bits[i];
    }
//    pthread_mutex_unlock(&slave_mtx);

    return 0;
}
/*
	初始化输入离散数据，
	1.设置开始结束地址
	2.设置get和set接口
*/
const agile_modbus_slave_util_map_t input_bit_maps[1] = {
    {10, 19, get_map_buf, NULL}};

register.c

c 复制代码 
#include "slave.h"

/*

	03指令 读取保持寄存器
*/
static uint16_t _tab_registers[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

static int get_map_buf(void *buf, int bufsz)
{
    uint16_t *ptr = (uint16_t *)buf;

   
    for (int i = 0; i < sizeof(_tab_registers) / sizeof(_tab_registers[0]); i++) {
        ptr[i] = _tab_registers[i];
    }
   

    return 0;
}

static int set_map_buf(int index, int len, void *buf, int bufsz)
{
    uint16_t *ptr = (uint16_t *)buf;

   // pthread_mutex_lock(&slave_mtx);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        _tab_registers[index + i] = ptr[index + i];
    }
   // pthread_mutex_unlock(&slave_mtx);

    return 0;
}
/*
	初始化保持寄存器
	1.设置开始结束地址
	2.设置get和set接口
*/
const agile_modbus_slave_util_map_t register_maps[1] = {
    {30, 39, get_map_buf, set_map_buf}};

input_register.c

c 复制代码 
#include "slave.h"
/*

	04指令  读取输入寄存器
*/ 
static uint16_t _tab_input_registers[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 9, 8, 7, 6, 5};

static int get_map_buf(void *buf, int bufsz)
{
    uint16_t *ptr = (uint16_t *)buf;

    //pthread_mutex_lock(&slave_mtx);
    for (int i = 0; i < sizeof(_tab_input_registers) / sizeof(_tab_input_registers[0]); i++) {
        ptr[i] = _tab_input_registers[i];
    }
   // pthread_mutex_unlock(&slave_mtx);

    return 0;
}
/*
	初始化输入寄存器
	1.设置开始结束地址
	2.设置get和set接口
*/
const agile_modbus_slave_util_map_t input_register_maps[1] = {
    {20, 29, get_map_buf, NULL}};

官方Agile Modbus文档

开源地址:GitHub - loogg/agile_modbus

Agile Modbus 即：轻量型 modbus 协议栈

1.1、特性

  1. 支持 rtu 及 tcp 协议，使用纯 C 开发，不涉及任何硬件接口，可在任何形式的硬件上直接使用。
  2. 由于其使用纯 C 开发、不涉及硬件，完全可以在串口上跑 tcp 协议，在网络上跑 rtu 协议。
  3. 支持符合 modbus 格式的自定义协议。
  4. 同时支持多主机和多从机。
  5. 使用简单，只需要将 rtu 或 tcp 句柄初始化好后，调用相应 API 进行组包和解包即可。

1.2、目录结构

名称 说明
doc 文档
examples 例子
figures 素材
inc 头文件
src 源代码
util 提供简单实用的组件

1.3、许可证

Agile Modbus 遵循 Apache-2.0 许可，详见 LICENSE 文件。

2、使用 Agile Modbus

帮助文档请查看 doc/doxygen/Agile_Modbus.chm

2.1、移植

  • 用户需要实现硬件接口的 发送数据 、 等待数据接收结束 、 清空接收缓存 函数

    对于 等待数据接收结束，提供如下几点思路：

    1. 通用方法

      每隔 20 / 50 ms (该时间可根据波特率和硬件设置，这里只是给了参考值) 从硬件接口读取数据存放到缓冲区中并更新偏移，直到读取不到或缓冲区满，退出读取。

      本次移植使用的串口中断方式接收数据，每次收到一个数据就开启一个单次定时器，在定时器未超时之前收到数据立即重置定时器，当定时器超时时表示一帧数据接收完毕,完毕后使用信号量通知主线程

      这对于裸机或操作系统都适用，操作系统可通过 select 或 信号量 方式完成阻塞。

    2. 串口 DMA + IDLE 中断方式

      配置 DMA + IDLE 中断，在中断中使能标志，应用程序中判断该标志是否置位即可。

      但该方案容易出问题，数据字节间稍微错开一点时间就不是一帧了。推荐第一种方案。

  • 主机：

    1. agile_modbus_rtu_init / agile_modbus_tcp_init 初始化 RTU/TCP 环境
    2. agile_modbus_set_slave 设置从机地址
    3. 清空接收缓存
    4. agile_modbus_serialize_xxx 打包请求数据
    5. 发送数据
    6. 等待数据接收结束
    7. agile_modbus_deserialize_xxx 解析响应数据
    8. 用户处理得到的数据

  • 从机：

    1. 实现 agile_modbus_slave_callback_t 类型回调函数
    2. agile_modbus_rtu_init / agile_modbus_tcp_init 初始化 RTU/TCP 环境
    3. agile_modbus_set_slave 设置从机地址
    4. 等待数据接收结束
    5. agile_modbus_slave_handle 处理请求数据
    6. 清空接收缓存 (可选)
    7. 发送数据

  • 特殊功能码

    需要调用 agile_modbus_set_compute_meta_length_after_function_cb 和 agile_modbus_set_compute_data_length_after_meta_cb API 设置特殊功能码在主从模式下处理的回调。

    • agile_modbus_set_compute_meta_length_after_function_cb

      msg_type == AGILE_MODBUS_MSG_INDICATION: 返回主机请求报文的数据元长度(uint8_t 类型)，不是特殊功能码必须返回 0。

      msg_type == MSG_CONFIRMATION: 返回从机响应报文的数据元长度(uint8_t 类型)，不是特殊功能码必须返回 1。

    • agile_modbus_set_compute_data_length_after_meta_cb

      msg_type == AGILE_MODBUS_MSG_INDICATION: 返回主机请求报文数据元之后的数据长度，不是特殊功能码必须返回 0。

      msg_type == MSG_CONFIRMATION: 返回从机响应报文数据元之后的数据长度，不是特殊功能码必须返回 0。

  • agile_modbus_rtu_init / agile_modbus_tcp_init

    初始化 RTU/TCP 环境时需要用户传入 发送缓冲区 和 接收缓冲区，建议这两个缓冲区大小都为 AGILE_MODBUS_MAX_ADU_LENGTH (260) 字节。特殊功能码 情况用户根据协议自行决定。

    但对于小内存 MCU，这两个缓冲区也可以设置小，所有 API 都会对缓冲区大小进行判断：

    发送缓冲区设置：如果 预期请求的数据长度 或 预期响应的数据长度 大于 设置的发送缓冲区大小，返回异常。

    接收缓冲区设置：如果 主机请求的报文长度 大于 设置的接收缓冲区大小，返回异常。这个是合理的，小内存 MCU 做从机肯定是需要对某些功能码做限制的。

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