前言
MODBUS协议是一种工业领域的串行通信协议，由 Modicon（现隶属于施耐德电气）于 1979 年开发，主要用于工业自动化系统中控制器与远程设备之间的通信。它具有结构简单、开源免费、跨平台兼容的特点，是目前常用的应用层通信协议。
MODBUS协议是OSI模型第 7 层上的应用层报文传输协议，通信方式分为主从通信，主机发送协议指令，从机收到指令之后产生应答，如果没有应答，主机会再次发送协议指令，直到超时，即停止发送。
这里对MODUBUS协议的格式及协议通信框架做一下总结，便于复用。
一、协议格式
MODBUS协议和自定义的协议基本差不多，是一种数据传输格式，也是由起始帧、数据帧、校验帧等组成，只不过Modbus协议更为规范。
MODBUS协议格式：从机地址+功能码+数据+校验码（CRC16）。
MODBUS协议帧格式如下图：
地址域：从机的地址，范围：1~255，1个地址表示一个设备；
功能码：有03,04,06,0x10等功能码，03/04：表示读数据功能码，06：表示写单个寄存器数据，0x10：表示写多个寄存器数据；
数据：主机发送协议中数据表示寄存器，从机应答协议中的数据表示上报的数据；
校验码：对地址域、功能码、数据这些进行CRC16校验，校验值低位在前，高位在后。
二、举例
2.1 03H,04H命令
------读输入寄存器。
主机请求数据：
从机返回数据：
2.2 06命令
------ 写单个寄存器
主机下发数据：
从机返回数据：
三、代码交互框架
3.1 主机发送读数据框架
主机发送数据设计为一个状态机，每个状态计时时间为150ms。
主机发送请求读数据之后，等待接收应答数据，当超过150ms没有收到应答数据时，计数变量加1，连续加到4时，判断为接收数据超时，通信异常标志位置1。
代码实现如下：
void pri_mppt_send(void)
{
static uint8_t su8MpptState = 1;
switch(su8MpptState)
{
case 1:
PS_MpptComm_Send_Soc();
HAL_UART_Transmit(&huart4,(uint8_t*)&g_su8MpptSendCmd, sizeof(g_su8MpptSendCmd),100);
MODBUS_CLR_BIT(SysTimHandle.g_su16SystemTimFlag,SYSTEM_150MS_FLAG);
SysTimHandle.g_su16SysTim150ms = 0;
// pri_mppt_clr_tim_2s(); //调试
su8MpptState = 2;
break;
case 2:
if(MODBUS_GET_BIT(SysTimHandle.g_su16SystemTimFlag,SYSTEM_150MS_FLAG))
// if(MODBUS_GET_BIT(SysTimHandle.g_su16SystemTimFlag,SYSTEM_2S_FLAG)) //调试
{
g_su8MpptSendCnt++;
if(g_su8MpptSendCnt >= 4) //通信超时计数14：2.1s超时
{
su8MpptState = 3;
}
else
{
su8MpptState = 1;
}
}
break;
case 3: //MPPT通信异常，故障码E40
MpptFltFlag.Bit.g_ubPVCommFault = 1;
SysIsFlt.g_sbMpptIsFlt = 1;
su8MpptState = 1;
g_su8MpptSendCnt = 0;
break;
default:
break;
}
}3.2 主机接收应答数据框架
主机收到应答数据之后，首先判断是否接收完成？然后再判断接收的数据长度，接收数据的地址，接收数据的功能码，全都没问题，则进行CRC16位数据校验，校验也没问题，最后就可以处理数据。
代码实现如下：
//返回数据
void pri_mppt_resp(void)
{
if(MpptDataHandle.g_sbUartRxOkFlag)
{
MpptDataHandle.g_sbUartRxOkFlag = 0;
if((MpptDataHandle.g_su8RxCnt != 12) && (MpptDataHandle.g_su8RxBuf[0] != 1) && (MpptDataHandle.g_su8RxBuf[1] != 3) && MpptDataHandle.g_su8RxBuf[2] != 6)
{
MpptDataHandle.g_su8RxCnt = 0;
return;
}
PS_AlgorithmCalc_Crc_Check(MpptDataHandle.g_su8RxBuf,MpptDataHandle.g_su8RxCnt-2);
if(su16CrcDate == (MpptDataHandle.g_su8RxBuf[MpptDataHandle.g_su8RxCnt-1]<<8)+MpptDataHandle.g_su8RxBuf[MpptDataHandle.g_su8RxCnt-2])
{
g_su8MpptSendCnt = 0;
MpptFltFlag.Bit.g_ubPVCommFault = 0;
SysIsFlt.g_sbMpptIsFlt = 0;
......
MpptDataHandle.g_su8RxCnt = 0;
memset(MpptDataHandle.g_su8RxBuf, 0, sizeof(MpptDataHandle.g_su8RxBuf));
}
else
{
MpptDataHandle.g_su8RxCnt = 0;
}
}
}四、总结
MODBUS协议交互应用起始蛮简单的，使用过一次熟悉之后，后面基本都是复制粘贴，代码都可以拿来复用。
有几个点需要注意下：
-发送数据超时，数据不能一直发送，要设计超时机制；
-接收数据判断，根据协议格式逐个判断数据的正确性，这样更严谨。