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一、前言
在上一篇笔记中，我们完成了 libmodbus 适配 STM32 板载串口后端的核心代码改造，实现了板载串口与 libmodbus 协议层的解耦与统一管理。本次实验基于该改造成果，搭建双串口主从通信场景：将 UART2 作为 Modbus 主机（Client）发送请求，UART4 作为 Modbus 从机（Server）接收并响应请求，通过 LED 闪烁、LCD 显示寄存器累加数值的直观现象，验证板载串口后端的实际运行效果。
二、实验核心逻辑：双串口主从任务设计
实验通过 FreeRTOS 创建两个独立任务，分别实现 Modbus 主机（UART2）与从机（UART4）的核心逻辑，同时在 FreeRTOS 初始化函数中完成任务创建，以下是完整代码（关键逻辑已添加注释，未修改原有代码）：
1. 从机任务：CH2_UART4_ServerTask（UART4 接收请求并响应）
c
static void CH2_UART4_ServerTask( void *pvParameters )
{
uint8_t *query; // 请求报文缓冲区
modbus_t *ctx; // Modbus从机上下文
int rc; // 函数返回值
modbus_mapping_t *mb_mapping; // 寄存器映射结构体
char buf[100]; // 临时缓冲区（未使用）
int cnt = 0; // 计数变量（未使用）
// 创建UART4的RTU上下文：波特率115200、无校验、8数据位、1停止位
ctx = modbus_new_st_rtu("uart4", 115200, 'N', 8, 1);
modbus_set_slave(ctx, 1); // 设置从机地址为1
query = pvPortMalloc(MODBUS_RTU_MAX_ADU_LENGTH); // 分配请求缓冲区
// 初始化寄存器映射：四类寄存器起始地址0，数量各10
mb_mapping = modbus_mapping_new_start_address(0,
10,
0,
10,
0,
10,
0,
10);
// 初始化线圈寄存器为0（LED初始熄灭）
memset(mb_mapping->tab_bits, 0, mb_mapping->nb_bits);
// 初始化保持寄存器为0x55（测试用初始值）
memset(mb_mapping->tab_registers, 0x55, mb_mapping->nb_registers*2);
// 建立UART4串口连接
rc = modbus_connect(ctx);
if (rc == -1) {
//fprintf(stderr, "Unable to connect %s\n", modbus_strerror(errno));
modbus_free(ctx);
vTaskDelete(NULL);; // 连接失败则删除任务
}
// 无限循环接收并响应主机请求
for (;;) {
do {
// 接收主机请求报文，过滤无效请求（返回0的查询）
rc = modbus_receive(ctx, query);
/* Filtered queries return 0 */
} while (rc == 0);
/* The connection is not closed on errors which require on reply such as
bad CRC in RTU. */
// 非CRC错误则继续循环
if (rc == -1 && errno != EMBBADCRC) {
/* Quit */
continue;
}
// 解析请求并回复主机
rc = modbus_reply(ctx, query, rc, mb_mapping);
if (rc == -1) {
//break;
}
// 线圈寄存器第0位控制PC12引脚LED：1点亮，0熄灭
if (mb_mapping->tab_bits[0])
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET);
else
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET);
// 延时1秒后，保持寄存器1的值自增1
vTaskDelay(1000);
mb_mapping->tab_registers[1]++;
}
// 释放资源（实际循环不会执行到此处）
modbus_mapping_free(mb_mapping);
vPortFree(query);
modbus_close(ctx);
modbus_free(ctx);
vTaskDelete(NULL);
}2. 主机任务：CH1_UART2_ClientTask（UART2 发送请求）
c
static void CH1_UART2_ClientTask( void *pvParameters )
{
modbus_t *ctx; // Modbus主机上下文
int rc; // 函数返回值
uint16_t val; // 存储读取的寄存器值
int nb = 1; // 单次读取的寄存器数量
int level = 1; // LED控制电平（初始为1）
char buf[100]; // 临时缓冲区（未使用）
int cnt = 0; // 计数变量（未使用）
// 创建UART2的RTU上下文：波特率115200、无校验、8数据位、1停止位
ctx = modbus_new_st_rtu("uart2", 115200, 'N', 8, 1);
modbus_set_slave(ctx, 1); // 设置目标从机地址为1
// 建立UART2串口连接
rc = modbus_connect(ctx);
if (rc == -1) {
//fprintf(stderr, "Unable to connect %s\n", modbus_strerror(errno));
modbus_free(ctx);
vTaskDelete(NULL);; // 连接失败则删除任务
}
// 无限循环执行主机操作
for (;;) {
/* read hoding register 1 */
// 读取从机保持寄存器1的值
rc = modbus_read_registers(ctx, 1, nb, &val);
if (rc != nb)
{
continue; // 读取失败则跳过本次循环
}
/* display on lcd */
// 将读取到的寄存器值显示在LCD屏幕上
Draw_Number(0, 0, val, 0xff0000);
/* delay 2s */
// 延时2秒后，翻转LED控制电平并写入从机线圈寄存器0
vTaskDelay(2000);
modbus_write_bit(ctx, 0, level);
level = !level;
}
// 释放资源（实际循环不会执行到此处）
modbus_close(ctx);
modbus_free(ctx);
vTaskDelete(NULL);
}3. FreeRTOS 任务初始化
c
void MX_FREERTOS_Init(void) {
// 创建主机任务：UART2客户端任务
xTaskCreate(
CH1_UART2_ClientTask,
"CH1_UART2_ClientTask",
200, // 任务栈大小
NULL,
osPriorityNormal, // 任务优先级
NULL);
// 创建从机任务：UART4服务端任务
xTaskCreate(
CH2_UART4_ServerTask,
"CH2_UART4_ServerTask",
200, // 任务栈大小
NULL,
osPriorityNormal, // 任务优先级
NULL);
}补充：双任务均采用
osPriorityNormal普通优先级，栈大小配置为 200，适配本实验的轻量通信需求；若需扩展功能（如更多寄存器操作、复杂数据处理），可适当增大栈大小。
三、实验现象与功能验证
烧录程序后，开发板呈现以下核心现象，验证双串口主从通信逻辑正常：
- LED 闪烁：主机每 2 秒翻转一次从机线圈寄存器 0 的电平，从机根据该值控制 LED 亮灭，实现周期性闪烁；
- LCD 数值累加：从机每 1 秒将保持寄存器 1 的值自增 1，主机每 2 秒读取该值并显示在 LCD 上，可见数值持续累加。
实验效果如下图所示：
四、总结
- 实验基于双串口（UART2 主机、UART4 从机）搭建主从通信场景，验证了板载串口作为 libmodbus 后端的有效性；
- 主机任务实现寄存器读取、LCD 显示、LED 电平控制，从机任务实现请求响应、寄存器累加、LED 硬件联动，功能闭环完整；
- FreeRTOS 双任务调度稳定，核心现象（LED 闪烁、数值累加）符合预期，证明代码改造与任务设计的正确性。
五、结尾
本次实验完成了 libmodbus 板载串口后端的最终功能验证，通过双串口主从通信实现了硬件联动与数据可视化，这套双串口主从设计方案可直接复用至工业现场的多设备通信场景。至此，libmodbus 在 STM32 平台的 USB 串口、板载串口后端适配与验证已全部完成，形成了完整的移植与应用闭环。感谢各位的阅读，持续关注本系列笔记，一起探索更多嵌入式通信与开源库落地的实战方案！