STM32 在串口通信时运用MODBUS协议

　　最近一个项目用到了MODBUS协议，就学习了一下，这里做一下记录以免后续忘记。

　　要用到MODBUS肯定要先知道是MOBUS协议，这里呢我们就又要先理解协议的含义了。

　　所谓的协议是什么?就是互相之间的约定嘛,如果不让别人知道那就是暗号。现在就来定义一个新的最简单协议。

　　例如：　　协议:　　“A”--“LED灭”　　“B”--“报警”　　“C”--“LED亮” 。

　　单片机接收到“A”控制一个LED灭，单片机接收到“B”控制报警，单片机接收到“A”控制一个LED亮。那么当收到对应的信息就执行相应的动作，这就是协议。

　　MODBUS 一包数据主要组成有 : 　　设备地址　功能码　　数据长度　　数据　　CRC　

　　先来简单分析一条MODBUS-RTU报文，例如：

　　这个包数据的意思是往设备地址为 0x01 的设备中，执行 0x1f 代号的功能 ，这里假设 0x1f 代号功能码代表的是保存数据再Flash，那这包数据的意思就是，控制 0x01 设备，执行 0x1f 代号功能保存后面4位数据到 MCU 的 Flash 中，其中数据长度是指后面数据字节数的大小，最后两个 CRC 校验是除了最后两位 CRC 前面所有数据经过CRC运算出来的校验码，用来保证数据的准确性。

　　协议大概就是这么些内容，因为只是简单的应用，就没有深入去研究了，知道这些运用到STM32上已经够了，下面的是CRC校验的代码（重点）：

/***
 函数名：uint16_t Crc(uint8_t Rxbuff[],uint8_t Rx_len)
 说  明：Modbus协议CRC校验
 传入值：Rxbuff[] 串口接收的数据，len串口接收的数据长度
 传出值：返回两个字节的CRC校验码，高位在前，低位在后
**/
uint16_t Crc(uint8_t Rxbuff[],uint8_t Rx_len)
{
    uint8_t len = Rx_len - ;
    uint16_t crc_result = 0xffff;
    int crc_num =;
    int xor_flag=;
    for(int i=;i<len;i++)
    {
        crc_result ^= Rxbuff[i];
        crc_num = (crc_result&0x0001);
        for(int m=;m<;m++)
        {
            if(crc_num==)
                xor_flag = ;
            else
                xor_flag = ;
            crc_result >>= ;
            if(xor_flag)
                crc_result ^= 0xa001;
            crc_num = (crc_result & 0x0001);
        }
    }
    return crc_result;
}

　　下面的是MODBUS运用的举例代码，这里我对MODBUS协议做了些修改，在 “功能码 ” 跟 “数据长度 ” 间多加了个 “读写标志位”，实际项目时可以根据自己项目需求做一下修改也无可厚非：

/***
 函数名：void modbus(uint8_t Rxbuff[],uint8_t len)
 说  明：Modbus协议处理
 传入值：Rxbuff[] 串口接收的数据，len串口接收的数据长度
 传出值：无
**/
void modbus(uint8_t Rxbuff[],uint8_t len)
{
    uint8_t Read_Robot []={};
    uint8_t Robot_add=0x01;
    uint8_t Robot = Get_Robot_Num();  //获取预先保存好的设备地址
    uint16_t crc=Crc(Rxbuff,len);
    uint16_t Rx_crc = Rxbuff[len-]<< | Rxbuff[len-];
    if((Robot==Rxbuff[] ||Rxbuff[] ==0xff) && Rx_crc==crc) //判断设备地址是否正确,预留在不知道地址的时候，使用虚拟地址0xff，防止忘记设备地址后，用虚拟地址可以修改
    {
        switch(Rxbuff[])
        {
            case 0x01: //操作ID
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,ID_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,ID_Flash_Add);
                break;
            case 0x02: //操作名称
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Name_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Name_Flash_Add);
                break;
            case 0x03: //操作环节
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Link_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Link_Flash_Add);
                break;
            case 0x04: //操作型号
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Model_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Model_Flash_Add);
            break;
            case 0x05: //操作品牌
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Brand_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Brand_Flash_Add);
            break;
            case 0x06: //操作行数
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Linage_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Linage_Flash_Add);
                break;
            case 0x07: //操作幅宽
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Wite_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Wite_Flash_Add);
                break;
            case 0x08: //操作高度
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Hight_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Hight_Flash_Add);
                break;
            case 0x09: //操作马力
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Soup_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Soup_Flash_Add);
                break;
            case 0x0a: //操作合作社ID
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                        Read(MCU_Rx_buff,Artel_Flash_Add);
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                         Write(Rxbuff,len,Artel_Flash_Add);
                break;
            case 0x21: //修改波特率
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                {
                        Get_Boud_num();
                }
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                {
                      Boud_Set(Rxbuff);
                        HAL_UART_Transmit(&huart1,Rxbuff,len,0x1000);
                }
                break;
            case 0x22: //操作设备地址
                if(Rxbuff[]==0x00) //读
                {
                        Read_Robot[] = Get_Robot_Num();
                      HAL_UART_Transmit(&huart1,Read_Robot,,0x1000);
                }
                else if(Rxbuff[]==0x01) //写
                {
                    Robot_add=Rxbuff[];
                    Robot_Num_Init(Robot_add);
                    HAL_UART_Transmit(&huart1,Rxbuff,len,0x1000);
                }
                break;
        }
    }
}

　　最后直接在串口接收处理函数里调用MODBUS函数即可，代码如下：

/***
 函数名：void Usart_RX(void)
 说  明：接收数据处理
 传入值：无
 传出值：无
**/
void Usart_RX(void)
{
    if(Rx_End_flag==)
  {
      modbus(Rx_buffer,Rx_len);    //调用MODBUS协议处理函数
      memset(Rx_buffer,,sizeof(Rx_buffer)); //清空数组
      Rx_len=;
      Rx_End_flag=;//清除接收结束标志位
   }
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,Rx_buffer,BUFFER_SIZE);
}

　　只要经过这些步骤，就可以在STM32上简单运用 MODBUS 协议了，其实 MODBUS 协议说难不难，它就跟我们平时自己定义的串口通信协议类似，有数据头、数据内容、数据尾，只不过更加科学规范罢了。

　　参考链接：https://wenku.baidu.com/view/9cdb001533687e21af45a9e2.html