一、对MODEBUS RTU方式通信学习笔记

最新推荐文章于 2025-07-04 13:19:16 发布

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本文介绍了Modbus RTU通信协议，包括其在工业领域的应用，遵循的通信层次和主机-从机通信模式。重点讲解了RTU帧格式、功能码含义、数据间隔时间控制以及主机和从机的操作。在主机端，通过功能码实现查询和写入指令，而从机端则负责接收和反馈处理，异常情况的处理也需考虑。

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一、首先
1、对于寄存器操作的一些宏进行理解。

#define SET_BIT(REG, BIT)     ((REG) |= (BIT))//设置寄存器的第bit位值为1，SET_BIT（RCC->AHB2ENR，1） 或者 SET_BIT（RCC->AHB2ENR，2） 
#define CLEAR_BIT(REG, BIT)   ((REG) &= ~(BIT))//清除寄存器的第bit位值为1的值，即将第bit位置0，CLEAR_BIT(RCC->CR, 64) 
#define READ_BIT(REG, BIT)    ((REG) & (BIT))//读取寄存器中的值，分两种情况：1.REG为FF，BIT为任意数，结果为BIT对应的数据，2.REG为固定数，BIT为任意数，结果0或者固定数，第三种情况不考虑。
#define CLEAR_REG(REG)        ((REG) = (0x0))//清空寄存器值
#define WRITE_REG(REG, VAL)   ((REG) = (VAL))//对寄存器写入VAL值 
#define READ_REG(REG)         ((REG))	//读取寄存器内容 ok
#define MODIFY_REG(REG, CLEARMASK, SETMASK)  WRITE_REG((REG), (((READ_REG(REG)) & (~(CLEARMASK))) | (SETMASK)))  //对寄存器REG   写入值(清除和设置掩码)

2、对modebus 中RTU模式的应用理解。
modebus为工业领域的一种通信协议。
其占应用层，数据链路层，物理层等3大数据通信层。
同时其遵循一主机对多从机的通信方式。
而却分从机主要从，从机的地址进行区分。
同时存在功能码实现主机和从机的通信功能的控制。
物理层上（485，232等物理上通信芯片为基础）。

1.RTU 通信的帧格式
主机端：

从地址	功能码	寄存器地址高低	寄存器数量	CRC
0x01	0x1	0x00 0x02	0x00 0x008	0x9c 0x0c

从机端：

从地址	功能码	数据长度	数据	CRC
0x01	0x1	0x01	0xb3	0x9c 0x0c

2.通信时对应的功能码含意
公用功能码：
线圈，8bit（r）,
离散输入8bit（rw），
寄存器 16bit®,
保持寄存器 16bit(rw),

功能码	含义
01h	读线圈
02h	读离散量输入
03h	读保持(多个)寄存器
04h	读输入寄存器
05h	写单个线圈
06h	写多个线圈
0fh	写多个线圈
10h	写多个寄存器
14h	记录读文件
15h	写文件记录
16h	屏蔽写寄存器
17h	读写多个寄存器

3.通信时的数据中每个字符于每段数据帧间的时间控制（需要控制并检测超过1.5个字符的时间是否收到数据，同时对超过3.5个字符的时间没收到数据，认为是空闲状态）。
即： T1.5 <x && T3.5<x
当超过1.5个字符的时间未收到数据即数据出现异常，该帧数据异常。

在通信时RTU方式传输的每帧数据长度需要在256之内。
4.在主机端：
需要考虑的是对从机的发送指令，（对从机的响应接收通过串口的中断来处理）。

主机对从机而言需要做的就是查询，和写入指令两类操作。
这两类操作通过功能码实现。

第一类：
主机要读取从机的信息。

函数功能: 读输入状态状态(InputStatue)
  * 输入参数: _addr:从站地址,_reg:寄存器地址,_num:待读取的输入数量
  * 返 回 值: 无
  * 说    明: 填充数据发送缓存区,然后发送
void MB_ReadInput_02H(uint8_t _addr, uint16_t _reg, uint16_t _num)
{
   
   
	uint16_t TxCount = 0;
  uint16_t crc = 0;
	Tx_Buf[TxCount++] = _addr;		    /* 从站地址 */
	Tx_Buf[TxCount++] = 0x02;		      /* 功能码 */	
	Tx_Buf[TxCount++] = _reg >> 8;	  /* 寄存器地址 高字节 */
	Tx_Buf[TxCount++] = _reg;		      /* 寄存器地址 低字节 */
	Tx_Buf[TxCount++] = _num >> 8;	  /* 开关(Input)个数 高字节 */
	Tx_Buf[TxCount++] = _num;		      /* 开关(Input)个数 低字节 */

	crc = MB_CRC16((uint8_t*)&Tx_Buf,TxCount);
  Tx_Buf[TxCount++] = crc;	          /* crc 低字节 */
	Tx_Buf[TxCount++] = crc>>8;		      /* crc 高字节 */
  HAL_UART_Transmit(&husart_debug, (uint8_t *)&Tx_Buf, TxCount, 0xffff);
}
第二类是写指令到从机
* 函数功能: 写N个保持寄存器(HoldingRegister)
  * 输入参数: _addr:从站地址,_reg:寄存器地址,_num:待写入的寄存器数量,_databuf:待写入的寄存器数据
  * 返 回 值: 无
  * 说    明: 填充数据发送缓存区,然后发送._databuf的长度需 >= _num*2
void MB_WriteNumHoldingReg_10H(uint8_t _addr, uint16_t _reg, uint16_t _num,