STM32F103开发板上移植Agile Modbus库的详细指南

[一、Agile Modbus简介](#一、Agile Modbus简介)
二、准备工作
- （一）硬件准备
- （二）软件准备
三、移植步骤
- [（一）添加Agile Modbus源码到项目中](#（一）添加Agile Modbus源码到项目中)
- [（二）初始化Modbus RTU句柄](#（二）初始化Modbus RTU句柄)
（三）配置UART接口
（四）实现发送和接收函数
（五）实现Modbus主站功能
（六）实现Modbus从机功能
四、测试与验证
五、总结

在嵌入式开发中，Modbus协议是工业自动化和物联网应用中常用的通信协议之一。Agile Modbus是一个轻量级、纯C语言编写的Modbus库，支持Modbus RTU和Modbus TCP协议，且完全脱离硬件，非常适合在各种平台上移植。本文将详细介绍如何在STM32F103开发板上移植Agile Modbus库，实现Modbus RTU通信。

一、Agile Modbus简介

Agile Modbus是一个开源的Modbus库，其核心代码完全用C语言编写，不依赖于任何特定硬件平台，因此可以轻松移植到任何支持C语言的微控制器上。它支持Modbus RTU和Modbus TCP两种通信模式，本文主要介绍Modbus RTU的移植。

GitHub源码地址：[Agile Modbus GitHub]

二、准备工作

（一）硬件准备

• STM32F103开发板：确保开发板正常工作，所有引脚连接良好。

• RS485模块：用于实现Modbus RTU通信，连接到STM32F103的UART接口。

• ModbusPoll和ModbusSlaver：分别用于调试和测试Modbus从机和主机通信。

（二）软件准备

• STM32CubeMX：用于生成初始化代码。

• STM32CubeIDE：用于编写和编译代码。

• Agile Modbus源码：从GitHub下载Agile Modbus库的源码。

三、移植步骤

（一）添加Agile Modbus源码到项目中

• 下载Agile Modbus源码：从GitHub下载Agile Modbus库的源码，解压后找到agile_modbus/inc、agile_modbus/src和agile_modbus/util三个文件夹。

• 导入源码到项目：在STM32CubeIDE中创建一个新的STM32项目，将上述三个文件夹中的所有文件添加到项目中。

（二）初始化Modbus RTU句柄

在STM32F103开发板上，我们需要初始化Modbus RTU句柄，配置发送和接收缓冲区，并设置从机地址。

c 复制代码

#include "agile_modbus.h"

static uint8_t mb_send_buf[256]; // 发送缓冲区
static uint8_t mb_recv_buf[256]; // 接收缓冲区
agile_modbus_rtu_t mb_rtu = {0}; // Modbus RTU句柄

void Modbus_Init(void)
{
    // 初始化Modbus RTU句柄
    agile_modbus_rtu_init(&mb_rtu, mb_send_buf, sizeof(mb_send_buf), mb_recv_buf, sizeof(mb_recv_buf));
    // 设置从机地址（根据实际情况修改）
    agile_modbus_set_slave(&mb_rtu._ctx, 0x01);
}

（三）配置UART接口

在STM32CubeMX中配置UART接口，用于与RS485模块通信。以下是关键配置步骤：

• 选择UART接口：例如选择USART1。

• 配置波特率：根据Modbus协议的要求，通常设置为9600。

• 配置数据位、停止位和校验位：设置为8位数据位、1位停止位、无校验位。

• 启用DMA接收：为了提高通信效率，建议启用DMA接收功能。

生成代码后，确保在MX_USART1_UART_Init()函数中正确配置了UART参数。

（四）实现发送和接收函数

Agile Modbus库需要用户提供发送和接收函数。以下是基于STM32 HAL库的实现：

c 复制代码

#include "usart.h"

// 发送函数
int MB_Transmit(uint8_t *buf, int len)
{
    HAL_UART_Transmit(&huart1, buf, len, HAL_MAX_DELAY);
    return len;
}

// 接收函数
int MB_Receive(uint8_t *buf, int len)
{
    int recv_len = HAL_UART_Receive(&huart1, buf, len, HAL_MAX_DELAY);
    return recv_len;
}

（五）实现Modbus主站功能

以下是一个简单的Modbus主站任务，用于读取从机的输入寄存器。

c 复制代码

#include "agile_modbus.h"
#include "usart.h"

void Modbus_Master_Task(void)
{
    int send_len = 0, recv_len = 0;
    uint16_t reg_data[10] = {0}; // 存储读取的寄存器数据

    while (1)
    {
        // 清空接收缓冲区
        memset(mb_recv_buf, 0, sizeof(mb_recv_buf));

        // 组包并发送读取输入寄存器请求
        send_len = agile_modbus_serialize_read_input_registers(&mb_rtu._ctx, 0x00, 5);
        if (send_len > 0)
        {
            MB_Transmit(mb_send_buf, send_len); // 发送请求
        }

        // 接收从机响应
        recv_len = MB_Receive(mb_recv_buf, sizeof(mb_recv_buf));
        if (recv_len > 0)
        {
            // 解包响应数据
            int data_count = agile_modbus_deserialize_read_input_registers(&mb_rtu._ctx, recv_len, reg_data);
            if (data_count > 0)
            {
                // 打印读取的寄存器数据
                for (int i = 0; i < data_count; i++)
                {
                    printf("Reg[%d] = %d\r\n", i, reg_data[i]);
                }
            }
        }

        HAL_Delay(1000); // 延时1秒
    }
}

（六）实现Modbus从机功能

以下是一个简单的Modbus从机任务，用于响应主站的读取请求。

c 复制代码

#include "agile_modbus.h"
#include "usart.h"

// 输入寄存器映射
typedef struct
{
    uint16_t reg0;
    uint16_t reg1;
    uint16_t reg2;
    uint16_t reg3;
    uint16_t reg4;
} InputRegs;

static InputRegs input_regs = {1, 2, 3, 4, 5};

// 获取输入寄存器数据
static int Get_Input_Regs(void *buf, int bufsz)
{
    memcpy(buf, &input_regs, sizeof(input_regs));
    return 0;
}

// 输入寄存器映射表
agile_modbus_slave_util_map_t input_map =
{
    0x00,
    sizeof(input_regs),
    Get_Input_Regs,
    NULL
};

// 从机工具结构体
const agile_modbus_slave_util_t slave_util =
{
    NULL,
    0x00,
    NULL,
    0x00,
    NULL,
    0x00,
    &input_map,
    sizeof(input_regs)
};

void Modbus_Slave_Task(void)
{
    int recv_len = 0, send_len = 0;

    while (1)
    {
        // 接收主站请求
        recv_len = MB_Receive(mb_recv_buf, sizeof(mb_recv_buf));
        if (recv_len > 0)
        {
            // 处理请求并生成响应
            send_len = agile_modbus_slave_handle(&mb_rtu._ctx, recv_len, 1, agile_modbus_slave_util_callback, &slave_util, NULL);
            if (send_len > 0)
            {
                // 发送响应
                MB_Transmit(mb_send_buf, send_len);
            }
        }
    }
}

四、测试与验证

• 硬件连接：将RS485模块连接到STM32F103的USART1接口，并确保RS485模块的DE（数据使能）引脚正确控制发送/接收模式。

• 编译与烧录：将上述代码编译并烧录到STM32F103开发板上。

• 启动ModbusSlaver：设置波特率为9600，观察Modbus主机通信的发送和接收数据。

• 测试主站功能：运行主站任务，观察是否能正确读取从机的输入寄存器数据。

• 启动ModbusPoll：设置波特率为9600，观察Modbus从机通信的发送和接收数据。

• 测试从机功能：运行从机任务，观察是否能正确响应主站的读取请求。

五、总结

通过上述步骤，我们成功在STM32F103开发板上移植了Agile Modbus库，实现了Modbus RTU主站和从机的功能。Agile Modbus库的轻量级特性和良好的移植性使其非常适合在STM32等嵌入式平台上使用。希望本文能为你的Modbus项目提供帮助！