前言
单片机型号STM32f103zet6
使用USART1串口来实现DMA收发
使用DMA1通道5，来传输USART1接收的数据
使用DMA1通道4，来传输USART1发送的数据
实现了Modbus 从机协议（03和06功能）
1.准备工作
modbus poll和modbus slave模拟软件下载
链接：https://pan.baidu.com/s/1cX8HC-rm3gsMmHIIvSGo6g?pwd=bai8
提取码：bai8
使用方法参考这位博主的
一.知识简介
1.USART
1).基础知识点
USART（Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter，通用同步和异步串行接收和发送器）是一种常用于微控制器和计算机之间的串行通信协议。它支持全双工通信，即同时进行数据的发送和接收。USART通常用于嵌入式系统中，因为它可以提供稳定和可靠的数据传输。
以下是USART的一些基本知识点：
- 同步与异步通信：
- 异步通信：数据传输不依赖于时钟信号，每个字符的开始和结束由起始位和停止位标识。
- 同步通信：数据传输依赖于时钟信号，可以更高效地传输数据。
- 数据格式：
- 起始位：标识数据传输的开始。
- 数据位：传输实际的数据。常见的数据位长度有8位或9位。
- 奇偶校验位（可选）：用于错误检测。
- 停止位：标识数据传输的结束，可以是一个或两个位。
- 波特率：
- 波特率是数据传输的速率，通常以比特每秒（bps）来表示。波特率越高，数据传输速度越快。
- 两个要通信的设备的波特率一定要设置相同，我们常见的波特率是 4800、 9600、115200 等。
- 帧结构：
- USART通信的一帧数据包括起始位、数据位、可选的奇偶校验位和停止位。
- 通信模式：
- 点对点：两个设备之间的直接通信。
- 多点：多个设备通过总线连接，可以进行广播或选择性通信。
- 硬件接口：
- USART通常通过TX（发送）和RX（接收）引脚进行数据传输。
2).各USART所使用的引脚接口
STM32f103上有3 个USART，其他系列请查看芯片手册在这里插入图片描述
2.DMA
1).基础知识点
DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种允许某些硬件子系统在不占用CPU的情况下，直接访问系统内存的技术。在串口通信中，DMA可以提高数据传输的效率，因为它允许数据在串口和内存之间直接传输，而不需要CPU的介入。
以下是DMA串口通信的一些基本知识点：
- DMA控制器：
- DMA控制器是负责管理DMA传输的硬件组件。它控制数据从源地址到目标地址的传输。
- 数据传输：
- 在串口通信中，DMA可以自动从串口接收器（USART）接收数据，并将其存储到内存中，或者从内存中读取数据并发送到串口发送器。
- 中断：
- 尽管DMA允许数据传输不需要CPU的直接参与，但通常在传输完成后，DMA控制器会通过中断通知CPU。
- 缓冲区：
- DMA通常使用一个或多个缓冲区来存储接收或发送的数据。这些缓冲区可以是环形缓冲区，以支持连续的数据流。
- 传输速率：
- DMA可以支持高速数据传输，因为它不受CPU速度的限制。
- 错误处理：
- DMA控制器通常具备错误检测功能，如传输超时、数据错误等，并可以在检测到错误时通过中断通知CPU。
- 配置：
- DMA的配置包括设置源和目标地址、传输大小、传输方向（接收或发送）、传输速率等。
- 优先级：
- 在多通道DMA系统中，可以设置不同的传输优先级，以确保关键任务的数据传输优先进行。
2).MDA框图
在这里插入图片描述
图中，我们标记了3处位置，起作用分别是：
① DMA请求 如果外设想要通过DMA来传输数据，必须先给DMA控制器发送DMA请求，DMA收到 请求信号之后，控制器会给外设一个应答信号，当外设应答后且DMA控制器收到应答信号之 后，就会启动DMA的传输，直到传输完毕。 DMA1有7个通道，DMA2有5个通道， 不同的DMA控制器的通道对应着不同的外设请求，这决定了我们在软件编程上该怎么设置。
DMA1
DMA2
② 通道 DMA具有12个独立可编程的通道，其中DMA1有7个通道，DMA2有5个通道，每 个通道对应不同的外设的DMA请求。虽然每个通道可以接收多个外设的请求，但是同一时 间只能接收一个，不能同时接收多个。
③ 仲裁器 当发生多个DMA通道请求时，就意味着有先后响应处理的顺序问题，这个就由仲裁器 管理。仲裁器管理DMA通道请求分为两个阶段。第一阶段属于软件阶段，可以在DMA_CCRx 寄存器中设置，有4个等级：非常高，高，中和低四个优先级。第二阶段属于硬件阶段，如 果两个或以上的DMA通道请求设置的优先级一样，则他们优先级取决于通道编号，编号越 低优先权越高，比如通道0高于通道1。在大容量产品和互联型产品中，DMA1控制器拥有 高于DMA2控制器的优先级。
3.Modbus
1).基础知识点
Modbus协议是一种串行通信协议，广泛应用于工业环境中，用于电子设备之间的通信。Modbus协议的数据帧格式通常包括以下部分：
- 设备地址（Device Address）：用于标识从设备的唯一地址，范围是0到247，0通常作为广播地址。
- 功能码（Function Code）：指示从设备要执行的动作，不同的功能码对应不同的操作，例如读取或写入寄存器。
- 数据域（Data Field）：包含请求和响应参数的数据，具体内容取决于功能码。
- 校验（Checksum）：对报文内容执行冗余校验的计算结果，用于确保数据传输的正确性。Modbus RTU通常使用CRC16校验，而Modbus ASCII使用LRC校验。
Modbus RTU数据帧的具体格式如下：
- 起始位：1位
- 数据位：8位，首先发送最低有效位
- 奇偶校验位：1位
- 停止位：1位
Modbus协议支持多种通信方式，包括串行通信（如RS-232、RS-485）和以太网通信（Modbus TCP）。在串行通信中，Modbus RTU和Modbus ASCII是两种常见的模式。
2).数据帧解析
- 设备地址（Device Address）：通常为1个字节，用于标识网络上的从设备。主设备（Master）通常不使用地址。
- 功能码（Function Code）：1个字节，定义了要执行的动作，如读取或写入寄存器。
- 数据域（Data Field）：1个或多个字节，包含执行功能码所需的数据，例如寄存器地址、要写入的值等。
- 校验（Checksum）：通常为2个字节的CRC（循环冗余校验），用于检测数据在传输过程中是否出现错误。
Modbus数据帧
| 设备地址 | 功能码 | 数据 | 校验 |
|---|---|---|---|
| 1byte | 1byte | Nbyte | 2byte |
本历程只实现了03和06功能码
功能码
0x03：读取从机寄存器数据
主机发送
| 从机设备地址 | 功能码 | 起始地址 | 寄存器个数 | CRC校验码 |
|---|---|---|---|---|
| 01 | 03 | xx xx | xx xx | xx xx |
从机回复
| 从机设备地址 | 功能码 | 数据长度 | 数据1 | 数据2 | 数据N | CRC校验码 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 01 | 03 | xx xx | xx xx | xx xx | xx xx | xx xx |
注意：数据长度=要读取寄存器个数X2
例子：
Tx：主机
Rx：从机回复
0x06：向一个寄存器写入数据
主机发送
| 从机设备地址 | 功能码 | 起始地址 | 寄存器个数 | CRC校验码 |
|---|---|---|---|---|
| 01 | 06 | xx xx | xx xx | xx xx |
从机回复
| 从机设备地址 | 功能码 | 起始地址 | 寄存器个数 | CRC校验码 |
|---|---|---|---|---|
| 01 | 06 | xx xx | xx xx | xx xx |
06功能码回复与主机发送相同
例子：
Tx：主机
Rx：从机回复
3).CRC校验
1、预置一个16位寄存器为0FFFFH（全1），称之为CRC寄存器。
2 、把数据帧中的第一个字节的8位与CRC寄存器中的低字节进行异或运算，结果存回CRC寄存器。
3、将CRC寄存器向右移一位，最高位填以0，最低位移出并检测。
4 、如果最低位为0：重复第三步（下一次移位）；如果最低位为1：将CRC寄存器与一个预设的固定值（0A001H）进行异或运算。
5、重复第三步和第四步直到8次移位。这样处理完了一个完整的八位。
6 、重复第2步到第5步来处理下一个八位，直到所有的字节处理结束。
7、最终CRC寄存器的值就是CRC的值。
方便大家代码放这了
/* 参数1：数组指针；参数2；长度 */
uint16_t Modbus_CRC16(uint8_t *buffer, uint16_t buffer_length)
{
uint16_t crc = 0xFFFF;
for (uint16_t i = 0; i < buffer_length; i++)
{
crc ^= (uint16_t)buffer[i];
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++)
{
if (crc & 0x0001)
crc = (crc >> 1) ^ 0xA001;
else
crc = crc >> 1;
}
}
crc = (crc >> 8) | (crc << 8);
return 
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