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stm32-Modbus主机移植程序理解以及实战

news 2025/7/15 6:54:25

目录

  • 一、背景
  • 二、代码理解
    • （一）main()函数
      • 例程代码
      • 功能
        • 遇到的问题
        • 解决方式
        • 分析
    • （二）eMBMasterPoll( void )函数
      • 例程代码
      • 1. 变量声明
      • 2. 协议栈状态检查
      • 3. 获取事件
      • 4. 事件处理（switch-case）
        • 4.1 `EV_MASTER_READY`事件
        • 4.2 `EV_MASTER_FRAME_RECEIVED`事件（接收到一帧数据）
        • 4.3 `EV_MASTER_EXECUTE`事件（执行功能）
        • 4.4 `EV_MASTER_FRAME_SENT`事件（一帧数据发送完成）
        • 4.5 `EV_MASTER_ERROR_PROCESS`事件（处理错误）
        • 4.6 默认情况
      • 5. 返回状态
      • 总结
    • （三）void test(char MB)函数
      • 例程代码
      • 关键点说明：
    • （四）test(MB_USER_HOLD);
      • 函数作用
      • 详细执行流程
        • 1. 准备写入数据
        • 2. 执行 Modbus 写操作
      • Modbus 协议层行为
      • 为什么用保持寄存器？
      • modbus slave的通信现象
      • 通信数据解析（第一条记录为例）
        • 主站请求（Rx 表示从站接收到的数据）
        • 从站响应（Tx 表示从站发送的数据）
      • 时间戳数据分析
        • 时间戳还原示例
      • 通信流程正确性验证
      • 特别注意事项
  • 我的
    • 目的
    • 思路
      • 关键实现细节：
      • 从机端还原数据：
      • 重要注意事项：
    • 结果

一、背景

   继上篇成功移植freemodbus主机例程之后，我要尝试运用它来实现自己想要的功能。
上篇：stm32-modbus-rs485程序移植过程

二、代码理解

（一）main()函数

例程代码

int main(void){/* HAL库初始化 */HAL_Init();/* 系统时钟初始化 */SystemClock_Config();/* 管脚时钟初始化 */MX_GPIO_Init();/* 定时器4初始化 */MX_TIM4_Init();/* 串口2初始化在portserial.c中 *//* FreeModbus主机初始化 */eMBMasterInit(MB_RTU, MB_MASTER_USARTx, MB_MASTER_USART_BAUDRATE, MB_MASTER_USART_PARITY);/* 启动FreeModbus主机 */eMBMasterEnable();while (1){/* 主机轮训 */eMBMasterPoll();/* 测试函数 通过宏定义选择哪种操作 函数在modbus_master_test.c中*/test(MB_USER_INPUT_REG);/* 延时1秒 */HAL_Delay(MB_POLL_CYCLE_MS);}}

功能

  在main函数中需要先初始化HAL库、系统时钟，然后初始化管脚及定时器，初始化完FreeModbus主机后就可以启动主机。 最后再循环中不断轮训主机及测试函数。

遇到的问题

  由于我的while循环中还要进行按键扫描，程序中的延时一秒导致按键不能及时响应。

解决方式

使用状态机：非阻塞方式轮询，避免 HAL_Delay 占用 CPU。

uint32_t lastPollTime = 0;
while (1) {if (HAL_GetTick() - lastPollTime >= MB_POLL_CYCLE_MS) {eMBMasterPoll();test(MB_USER_INPUT_REG);lastPollTime = HAL_GetTick();}// 其他任务...
}
分析
关键部分作用
HAL_GetTick()获取系统当前时间（毫秒级，通常由 SysTick 中断维护）
lastPollTime记录上一次执行 eMBMasterPoll 的时间戳
HAL_GetTick() - lastPollTime计算距离上次执行的时间差
>= MB_POLL_CYCLE_MS检查是否达到设定的轮询周期（如 1000ms）
  1. 不卡死CPU
      HAL_Delay(1000) 会让 CPU 空转 1000ms，期间无法做任何事情。
      而 if (HAL_GetTick() - lastPollTime >= 1000) 只是 快速检查时间是否到期，如果没有到期，CPU 可以继续执行其他任务。
  2. 允许并行处理其他任务
  3. 适用于 RTOS 或裸机系统
      这种模式在 裸机（无操作系统） 下非常常见，可以模拟多任务。
      在 RTOS（如 FreeRTOS） 里，通常会直接用任务（Task）和定时器（Timer），但原理类似。

（二）eMBMasterPoll( void )函数

例程代码

eMBErrorCode
eMBMasterPoll( void )
{static UCHAR   *ucMBFrame;static UCHAR    ucRcvAddress;static UCHAR    ucFunctionCode;static USHORT   usLength;static eMBException eException;int             i , j;eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;eMBMasterEventType    eEvent;eMBMasterErrorEventType errorType;/* Check if the protocol stack is ready. */if(( eMBState != STATE_ENABLED ) && ( eMBState != STATE_ESTABLISHED)){return MB_EILLSTATE;}/* Check if there is a event available. If not return control to caller.* Otherwise we will handle the event. */if( xMBMasterPortEventGet( &eEvent ) == TRUE ){switch ( eEvent ){case EV_MASTER_READY:eMBState = STATE_ESTABLISHED;break;case EV_MASTER_FRAME_RECEIVED:eStatus = peMBMasterFrameReceiveCur( &ucRcvAddress, &ucMBFrame, &usLength );/* Check if the frame is for us. If not ,send an error process event. */if ( ( eStatus == MB_ENOERR ) && ( ucRcvAddress == ucMBMasterGetDestAddress() ) ){( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_EXECUTE );}else{vMBMasterSetErrorType(EV_ERROR_RECEIVE_DATA);( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_ERROR_PROCESS );}break;case EV_MASTER_EXECUTE:ucFunctionCode = ucMBFrame[MB_PDU_FUNC_OFF];eException = MB_EX_ILLEGAL_FUNCTION;/* If receive frame has exception .The receive function code highest bit is 1.*/if(ucFunctionCode >> 7) {eException = (eMBException)ucMBFrame[MB_PDU_DATA_OFF];}else{for (i = 0; i < MB_FUNC_HANDLERS_MAX; i++){/* No more function handlers registered. Abort. */if (xMasterFuncHandlers[i].ucFunctionCode == 0)	{break;}else if (xMasterFuncHandlers[i].ucFunctionCode == ucFunctionCode) {vMBMasterSetCBRunInMasterMode(TRUE);/* If master request is broadcast,* the master need execute function for all slave.*/if ( xMBMasterRequestIsBroadcast() ) {usLength = usMBMasterGetPDUSndLength();for(j = 1; j <= MB_MASTER_TOTAL_SLAVE_NUM; j++){vMBMasterSetDestAddress(j);eException = xMasterFuncHandlers[i].pxHandler(ucMBFrame, &usLength);}}else {eException = xMasterFuncHandlers[i].pxHandler(ucMBFrame, &usLength);}vMBMasterSetCBRunInMasterMode(FALSE);break;}}}/* If master has exception ,Master will send error process.Otherwise the Master is idle.*/if (eException != MB_EX_NONE) {vMBMasterSetErrorType(EV_ERROR_EXECUTE_FUNCTION);( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_ERROR_PROCESS );}else {vMBMasterCBRequestScuuess( );vMBMasterRunResRelease( );}break;case EV_MASTER_FRAME_SENT:/* Master is busy now. */vMBMasterGetPDUSndBuf( &ucMBFrame );eStatus = peMBMasterFrameSendCur( ucMBMasterGetDestAddress(), ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength() );break;case EV_MASTER_ERROR_PROCESS:/* Execute specified error process callback function. */errorType = eMBMasterGetErrorType();vMBMasterGetPDUSndBuf( &ucMBFrame );switch (errorType) {case EV_ERROR_RESPOND_TIMEOUT:vMBMasterErrorCBRespondTimeout(ucMBMasterGetDestAddress(),ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength());break;case EV_ERROR_RECEIVE_DATA:vMBMasterErrorCBReceiveData(ucMBMasterGetDestAddress(),ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength());break;case EV_ERROR_EXECUTE_FUNCTION:vMBMasterErrorCBExecuteFunction(ucMBMasterGetDestAddress(),ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength());break;}vMBMasterRunResRelease();break;default:break;}}return MB_ENOERR;

1. 变量声明

static UCHAR   *ucMBFrame;           // 指向当前处理的Modbus帧的指针
static UCHAR    ucRcvAddress;        // 接收到的帧的从站地址
static UCHAR    ucFunctionCode;      // 接收到的功能码
static USHORT   usLength;            // 帧长度
static eMBException eException;      // 异常代码
int             i , j;               // 循环变量
eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR; // 错误状态，初始为无错误
eMBMasterEventType    eEvent;        // 事件类型
eMBMasterErrorEventType errorType;   // 错误事件类型
  • 静态变量用于在多次调用之间保持状态，例如帧指针、地址、功能码等。
  • 局部变量用于临时存储和循环。

2. 协议栈状态检查

if(( eMBState != STATE_ENABLED ) && ( eMBState != STATE_ESTABLISHED))
{return MB_EILLSTATE;
}
  • 检查主站状态（eMBState），如果不在ENABLED或ESTABLISHED状态，则返回错误MB_EILLSTATE（非法状态）。

3. 获取事件

if( xMBMasterPortEventGet( &eEvent ) == TRUE )
{// 事件处理
}
  • 调用xMBMasterPortEventGet获取事件，如果有事件，则进入事件处理分支。

4. 事件处理（switch-case）

4.1 EV_MASTER_READY事件
case EV_MASTER_READY:eMBState = STATE_ESTABLISHED;break;
  • 当主站准备好时，将状态设置为ESTABLISHED（已建立连接）。
4.2 EV_MASTER_FRAME_RECEIVED事件（接收到一帧数据）
case EV_MASTER_FRAME_RECEIVED:eStatus = peMBMasterFrameReceiveCur( &ucRcvAddress, &ucMBFrame, &usLength );if ( ( eStatus == MB_ENOERR ) && ( ucRcvAddress == ucMBMasterGetDestAddress() ) ){( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_EXECUTE );}else{vMBMasterSetErrorType(EV_ERROR_RECEIVE_DATA);( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_ERROR_PROCESS );}break;
  • 调用peMBMasterFrameReceiveCur接收当前帧，获取从站地址、帧数据和长度。
  • 如果接收成功且地址匹配（是发给本主站的），则发送EV_MASTER_EXECUTE事件（执行功能）。
  • 否则，设置错误类型为EV_ERROR_RECEIVE_DATA（接收数据错误），并发送EV_MASTER_ERROR_PROCESS事件（错误处理）。
4.3 EV_MASTER_EXECUTE事件（执行功能）
case EV_MASTER_EXECUTE:ucFunctionCode = ucMBFrame[MB_PDU_FUNC_OFF]; // 从帧中获取功能码eException = MB_EX_ILLEGAL_FUNCTION; // 默认异常为非法功能// 检查功能码最高位是否为1（表示从站返回异常）if(ucFunctionCode >> 7) {eException = (eMBException)ucMBFrame[MB_PDU_DATA_OFF]; // 异常码在数据区第一个字节}else{// 遍历已注册的功能处理函数for (i = 0; i < MB_FUNC_HANDLERS_MAX; i++){if (xMasterFuncHandlers[i].ucFunctionCode == 0) {break; // 遇到0表示结束，没有找到对应的功能码处理函数}else if (xMasterFuncHandlers[i].ucFunctionCode == ucFunctionCode) {vMBMasterSetCBRunInMasterMode(TRUE); // 设置回调运行在主站模式// 检查当前请求是否是广播（广播地址为0）if ( xMBMasterRequestIsBroadcast() ) {usLength = usMBMasterGetPDUSndLength(); // 获取发送PDU长度// 遍历所有从站（从1到最大从站数）for(j = 1; j <= MB_MASTER_TOTAL_SLAVE_NUM; j++){vMBMasterSetDestAddress(j); // 设置目标从站地址eException = xMasterFuncHandlers[i].pxHandler(ucMBFrame, &usLength); // 执行处理函数}}else {eException = xMasterFuncHandlers[i].pxHandler(ucMBFrame, &usLength); // 执行处理函数}vMBMasterSetCBRunInMasterMode(FALSE); // 清除主站模式标志break;}}}// 根据执行结果处理异常if (eException != MB_EX_NONE) {vMBMasterSetErrorType(EV_ERROR_EXECUTE_FUNCTION); // 设置错误类型为执行功能错误( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_ERROR_PROCESS ); // 发送错误处理事件}else {vMBMasterCBRequestScuuess( ); // 请求成功回调vMBMasterRunResRelease( );   // 释放资源}break;
  • 从接收到的帧中提取功能码。
  • 如果功能码最高位为1，表示从站返回异常，从数据区读取异常码。
  • 否则，在注册的功能处理函数中查找匹配的功能码。
    • 如果找到，则根据请求类型（广播/单播）执行处理函数：
      • 广播：遍历所有从站地址，对每个从站执行处理函数。
      • 单播：执行一次处理函数。
  • 如果执行过程中出现异常（eException != MB_EX_NONE），则触发错误处理流程。
  • 如果成功，则调用成功回调和释放资源。
4.4 EV_MASTER_FRAME_SENT事件（一帧数据发送完成）
case EV_MASTER_FRAME_SENT:vMBMasterGetPDUSndBuf( &ucMBFrame ); // 获取发送缓冲区指针eStatus = peMBMasterFrameSendCur( ucMBMasterGetDestAddress(), ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength() ); // 发送当前帧break;
  • 获取发送缓冲区的指针，然后调用发送函数发送数据。
4.5 EV_MASTER_ERROR_PROCESS事件（处理错误）
case EV_MASTER_ERROR_PROCESS:errorType = eMBMasterGetErrorType(); // 获取错误类型vMBMasterGetPDUSndBuf( &ucMBFrame ); // 获取发送缓冲区指针// 根据错误类型调用不同的错误回调函数switch (errorType) {case EV_ERROR_RESPOND_TIMEOUT:vMBMasterErrorCBRespondTimeout(ucMBMasterGetDestAddress(),ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength());break;case EV_ERROR_RECEIVE_DATA:vMBMasterErrorCBReceiveData(ucMBMasterGetDestAddress(),ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength());break;case EV_ERROR_EXECUTE_FUNCTION:vMBMasterErrorCBExecuteFunction(ucMBMasterGetDestAddress(),ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength());break;}vMBMasterRunResRelease(); // 释放资源break;
  • 根据错误类型（响应超时、接收数据错误、执行功能错误）调用相应的错误处理回调函数。
  • 最后释放资源。
4.6 默认情况
default:break;
  • 对于其他未处理的事件，不进行任何操作。

5. 返回状态

return MB_ENOERR;
  • 函数最后返回无错误状态（MB_ENOERR），即使之前处理中可能有错误，但错误已经通过事件处理，所以这里总是返回成功。

总结

这个函数是Modbus主站的核心事件处理循环，它处理以下事件：

  • 准备就绪（READY）
  • 接收到帧（FRAME_RECEIVED）
  • 执行功能（EXECUTE）
  • 发送完成（FRAME_SENT）
  • 错误处理（ERROR_PROCESS）
    函数通过状态机和事件驱动机制，实现了Modbus主站的通信流程。注意，函数中使用了多个静态变量来保存帧处理过程中的状态，这些状态在事件之间传递信息。

（三）void test(char MB)函数

例程代码

/*** @brief  测试程序* @param  功能选择* @retval 无*/
void test(char MB)
{USHORT Hlod_buff[4];UCHAR	Coils[4]={1,0,1,0};Hlod_buff[0] = HAL_GetTick() & 0xff;		           //获取时间戳 提出1至8位Hlod_buff[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;      //获取时间戳 提出9至16位Hlod_buff[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16 ;  //获取时间戳 提出17至24位Hlod_buff[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24; //获取时间戳 提出25至32位/* 注：各操作的API在mb_m.h中 */switch(MB){case MB_USER_HOLD: /* 写多个保持寄存器值 */eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, //从机设备地址MB_REG_START, 							//数据起始位置MB_SEND_REG_NUM, 					//写数据总数Hlod_buff, 								//数据WAITING_FOREVER);					//永久等待break;case MB_USER_COILS:/* 写多个线圈 */eMBMasterReqWriteMultipleCoils(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, //从机设备地址MB_REG_START, 							//数据起始位置MB_SEND_REG_NUM, 					//写数据总数Coils, 										//数据WAITING_FOREVER);					//永久等待break;case MB_USER_INPUT_REG:/* 读输入寄存器 */eMBMasterReqReadInputRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,	//从机设备地址MB_REG_START,               //数据起始位置MB_READ_REG_NUM,						//读数据总数WAITING_FOREVER);						//永久等待break;}
}

这段代码是一个测试函数，用于演示Modbus主站如何执行不同的Modbus操作。函数根据传入的参数MB选择执行写保持寄存器、写线圈或读输入寄存器操作。下面逐行解释：

void test(char MB)
{// 定义数组用于存储保持寄存器数据（每个元素为16位）USHORT Hlod_buff[4];// 定义线圈数组（每个元素表示一个线圈状态，0或1），初始化为{1,0,1,0}UCHAR Coils[4]={1,0,1,0};

变量说明：

  • Hlod_buff[4]：用于存储保持寄存器数据的数组，每个元素是一个16位整数。
  • Coils[4]：用于存储线圈状态的数组，每个元素是一个字节（但通常只使用最低位）。
    // 将当前系统时间戳（32位）拆分成4个16位整数存入Hlod_buffHlod_buff[0] = HAL_GetTick() & 0xff;           // 提取最低8位（0-7位）Hlod_buff[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;      // 提取次低8位（8-15位）Hlod_buff[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16 ;  // 提取次高8位（16-23位）Hlod_buff[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24; // 提取最高8位（24-31位）

时间戳拆分：

  • HAL_GetTick()返回一个32位无符号整数（毫秒级时间）。
  • 通过位掩码和移位操作，将32位时间戳拆分成4个8位部分，并分别存入Hlod_buff的4个元素中（每个元素为16位，但高8位为0）。
    // 根据传入的MB参数选择操作switch(MB){case MB_USER_HOLD: // 写多个保持寄存器eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目标从站地址（宏定义）MB_REG_START,              // 起始寄存器地址（宏定义）MB_SEND_REG_NUM,           // 要写入的寄存器数量（宏定义）Hlod_buff,                 // 数据缓冲区指针WAITING_FOREVER            // 超时设置（永久等待）);break;

写多个保持寄存器（功能码0x10）：

  • 调用函数eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister向从站写入多个保持寄存器。
  • 参数说明：
    1. 从站地址：MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR（通常为1-247）
    2. 起始地址：MB_REG_START（如0表示从0号寄存器开始）
    3. 寄存器数量：MB_SEND_REG_NUM（这里为4，因为Hlod_buff有4个元素）
    4. 数据源：Hlod_buff数组（包含拆分后的时间戳）
    5. 超时：WAITING_FOREVER（无限等待从站响应）
        case MB_USER_COILS:// 写多个线圈eMBMasterReqWriteMultipleCoils(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目标从站地址MB_REG_START,              // 起始线圈地址MB_SEND_REG_NUM,           // 要写入的线圈数量（宏定义，这里为4）Coils,                     // 线圈状态数组WAITING_FOREVER            // 永久等待);break;

写多个线圈（功能码0x0F）：

  • 调用函数eMBMasterReqWriteMultipleCoils向从站写入多个线圈状态。
  • 参数说明：
    1. 从站地址：同上
    2. 起始地址：MB_REG_START（线圈起始地址）
    3. 线圈数量：MB_SEND_REG_NUM（这里为4）
    4. 数据源：Coils数组（值为{1,0,1,0}）
    5. 超时：永久等待
        case MB_USER_INPUT_REG:// 读输入寄存器eMBMasterReqReadInputRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目标从站地址MB_REG_START,              // 起始输入寄存器地址MB_READ_REG_NUM,           // 要读取的寄存器数量（宏定义）WAITING_FOREVER            // 永久等待);break;}
}

读输入寄存器（功能码0x04）：

  • 调用函数eMBMasterReqReadInputRegister从从站读取输入寄存器。
  • 参数说明：
    1. 从站地址：同上
    2. 起始地址：MB_REG_START
    3. 寄存器数量：MB_READ_REG_NUM（宏定义，未在代码中显示具体值）
    4. 超时：永久等待

关键点说明：

  1. 功能选择：通过传入的MB参数（MB_USER_HOLD、MB_USER_COILS、MB_USER_INPUT_REG）选择要测试的Modbus功能。
  2. 数据准备：
    • 写保持寄存器：使用系统时间戳拆分后的4个16位整数。
    • 写线圈：使用预定义的数组{1,0,1,0}。
  3. 超时处理：所有操作都设置为WAITING_FOREVER，这意味着主站会一直等待从站响应，直到收到响应或发生错误（如超时错误）。在实际应用中，可能需要设置合理的超时时间。
  4. 宏定义：代码中使用了多个宏（如MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR、MB_REG_START等），这些宏应在其他地方定义，用于配置测试参数。

（四）test(MB_USER_HOLD);

这个 test(MB_USER_HOLD) 函数调用在 Modbus 主站系统中执行一个 写多个保持寄存器（Write Multiple Holding Registers） 操作，具体作用和实现原理如下：

函数作用

test(MB_USER_HOLD) 会向指定的 Modbus 从站设备写入 4 个保持寄存器的值，这些值是当前系统时间戳（HAL_GetTick()）的拆分形式。

详细执行流程

1. 准备写入数据
USHORT Hlod_buff[4];
Hlod_buff[0] = HAL_GetTick() & 0xff;          // 时间戳低 8 位
Hlod_buff[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8; // 时间戳次低 8 位
Hlod_buff[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16; // 时间戳次高 8 位
Hlod_buff[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24; // 时间戳高 8 位
  • 将 32 位时间戳拆分为 4 个 16 位寄存器值
  • 目的：测试数据随时间变化，便于调试和验证通信正确性
2. 执行 Modbus 写操作
eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目标从站地址MB_REG_START,              // 起始寄存器地址MB_SEND_REG_NUM,           // 写入寄存器数量Hlod_buff,                 // 写入的数据WAITING_FOREVER            // 超时设置（永久等待）
);
  • 功能码：0x10 (写多个保持寄存器)
  • 操作：向从站的保持寄存器区域写入数据
  • 参数解析：
    参数说明
    MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR目标从站设备地址
    MB_REG_START写入的起始寄存器地址（如 40001）
    MB_SEND_REG_NUM写入的寄存器数量（应为 4）
    Hlod_buff包含时间戳的 4 个寄存器值
    WAITING_FOREVER无限等待从站响应

Modbus 协议层行为

当调用 test(MB_USER_HOLD) 时，底层会生成并发送以下格式的 Modbus 请求帧：

[从站地址] [功能码 0x10] [起始地址高] [起始地址低] 
[寄存器数高] [寄存器数低] [字节数] [数据1高] [数据1低] ... [CRC16]

示例（假设时间戳 0x12345678）：

01 10 00 00 00 04 08 00 78 00 56 00 34 00 12 XX XX
  • 01：从站地址 1
  • 10：写多个保持寄存器功能码
  • 00 00：起始地址 40001
  • 00 04：写入 4 个寄存器
  • 08：后续数据字节数（4寄存器×2字节=8）
  • 00 78：Hlod_buff[0] = 0x0078
  • 00 56：Hlod_buff[1] = 0x0056
  • 00 34：Hlod_buff[2] = 0x0034
  • 00 12：Hlod_buff[3] = 0x0012
  • XX XX：CRC 校验

为什么用保持寄存器？

  • 保持寄存器（Holding Registers） 是 Modbus 中可读可写的寄存器类型（地址范围 4xxxx）
  • 相比线圈（Coils） 只能存储位数据，保持寄存器可存储 16 位数据
  • 相比输入寄存器（Input Registers） 是只读的，保持寄存器允许双向读写

modbus slave的通信现象

通信
从 ModSlave 捕获的通信数据来看，通信完全正常且符合预期。这是典型的 Modbus RTU 主站（STM32）与从站（ModSlave）之间的写保持寄存器操作。以下是详细分析：

通信数据解析（第一条记录为例）

主站请求（Rx 表示从站接收到的数据）
Rx: 01 10 00 01 00 04 08 00 27 00 30 00 37 00 00 ED 71
字段值说明
从站地址01设备地址 1
功能码10写多个保持寄存器 (0x10)
起始地址00 01寄存器 40002 (0x0001)
寄存器数00 04写入 4 个寄存器
字节数08后续 8 字节数据
数据 100 27寄存器 40002 = 0x0027 (39)
数据 200 30寄存器 40003 = 0x0030 (48)
数据 300 37寄存器 40004 = 0x0037 (55)
数据 400 00寄存器 40005 = 0x0000 (0)
CRCED 71校验正确
从站响应（Tx 表示从站发送的数据）
Tx: 01 10 00 01 00 04 90 0A
字段值说明
从站地址01设备地址 1
功能码10写多个保持寄存器 (0x10)
起始地址00 01寄存器 40002 (0x0001)
寄存器数00 04成功写入 4 个寄存器
CRC90 0A校验正确

✅ 响应码 90 0A 表示操作成功（功能码高位未置 1，无异常）

时间戳数据分析

数据中的 00 27 00 30 00 37 00 00 对应 HAL_GetTick() 的拆分值：

Hlod_buff[0] = tick & 0xFF;         // 0x27 (39)  → 时间戳低 8 位
Hlod_buff[1] = (tick >> 8) & 0xFF;  // 0x30 (48)  → 时间戳次低 8 位
Hlod_buff[2] = (tick >> 16) & 0xFF; // 0x37 (55)  → 时间戳次高 8 位
Hlod_buff[3] = (tick >> 24) & 0xFF; // 0x00 (0)   → 时间戳高 8 位
时间戳还原示例
记录寄存器值组合值时间戳 (ms)时间间隔
10x0027, 0x0030, 0x0037, 0x00000x0000373014,112基准
20x00F8, 0x0037, 0x0037, 0x00000x0000373714,135+23ms
30x00C9, 0x003F, 0x0037, 0x00000x0000373F14,143+8ms
40x009A, 0x0047, 0x0037, 0x00000x0000374714,151+8ms

时间间隔 ≈ 8ms，符合 Modbus RTU 的帧间隔要求（T3.5 ≈ 4ms @9600bps）

通信流程正确性验证

  1. 主从角色正确

    • 主站（STM32）主动发送写请求 (01 10...)
    • 从站（ModSlave）返回成功响应 (01 10 00 01 00 04 90 0A)

  2. 协议完整性

    • 所有请求都有对应响应
    • CRC 校验全部通过（无 15 10 等异常响应）

  3. 数据一致性

    • 请求中的寄存器地址/数量与响应完全一致
    • 从站正确执行了写操作

特别注意事项

  1. 固定高位字节问题

    • 所有记录的 Hlod_buff[2] = 0x0037 (55) 和 Hlod_buff[3] = 0x0000
    • 原因：HAL_GetTick() 值较小（约 14 秒），高位尚未变化
    • 解决方案：长时间运行后会自然变化（如 65 秒后 Hlod_buff[2] 将递增）

  2. 从站寄存器映射验证
    在 ModSlave 中检查寄存器值是否更新：

    40002: 0x0027 → 39
40003: 0x0030 → 48
40004: 0x0037 → 55
40005: 0x0000 → 0

    应与主站发送数据完全一致。

我的

目的

  将vi_config.V_value和vi_config.I_value的值发送到从机。

typedef struct {int32_t V_value; // 电压值int32_t I_value; //电流值
} VIConfig;

思路

要将 vi_config 结构体中的 V_value 和 I_value 发送到 Modbus 从机，需要将 32 位整数值拆分为两个 16 位寄存器值。以下是完整的实现代码：

/* 新增操作类型 */
#define MB_USER_SEND_VI 4  // 发送电压电流值/* 在 test() 函数中添加新的 case */
void test(char MB)
{USHORT Hlod_buff[4];UCHAR   Coils[4] = {1, 0, 1, 0};static VIConfig vi_config;  // 存储电压电流配置// 初始化示例值（实际应用中从传感器获取）vi_config.V_value = 22000;  // 22.00V * 1000vi_config.I_value = 5000;   // 5.00A * 1000Hlod_buff[0] = HAL_GetTick() & 0xff;Hlod_buff[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;Hlod_buff[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16;Hlod_buff[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24;switch(MB){case MB_USER_HOLD:eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,MB_REG_START,MB_SEND_REG_NUM,Hlod_buff,WAITING_FOREVER);break;case MB_USER_COILS:eMBMasterReqWriteMultipleCoils(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,MB_REG_START,MB_SEND_REG_NUM,Coils,WAITING_FOREVER);break;case MB_USER_INPUT_REG:eMBMasterReqReadInputRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,MB_REG_START-1,MB_READ_REG_NUM-2,WAITING_FOREVER);break;// 新增的电压电流发送功能case MB_USER_SEND_VI:{USHORT vi_buff[4];  // 4个寄存器：V_value低16位, V_value高16位, I_value低16位, I_value高16位/* 拆分电压值到两个寄存器 */vi_buff[0] = (USHORT)(vi_config.V_value & 0xFFFF);         // 低16位vi_buff[1] = (USHORT)((vi_config.V_value >> 16) & 0xFFFF); // 高16位/* 拆分电流值到两个寄存器 */vi_buff[2] = (USHORT)(vi_config.I_value & 0xFFFF);         // 低16位vi_buff[3] = (USHORT)((vi_config.I_value >> 16) & 0xFFFF); // 高16位/* 发送到从站保持寄存器 */eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,MB_REG_START,  // 起始地址4,             // 4个寄存器vi_buff,        // 数据1000);         // 1秒超时}break;}
}/* 在主循环中调用 */
uint32_t lastPollTime = 0;
while (1) {if (HAL_GetTick() - lastPollTime >= MB_POLL_CYCLE_MS) {eMBMasterPoll();test(MB_USER_SEND_VI);  // 发送电压电流值lastPollTime = HAL_GetTick();}// 其他任务...
}

关键实现细节：

  1. 数据结构拆分：

    // 32位电压值拆分为两个16位寄存器
vi_buff[0] = (USHORT)(vi_config.V_value & 0xFFFF);         // 低16位
vi_buff[1] = (USHORT)((vi_config.V_value >> 16) & 0xFFFF); // 高16位// 32位电流值拆分为两个16位寄存器
vi_buff[2] = (USHORT)(vi_config.I_value & 0xFFFF);         // 低16位
vi_buff[3] = (USHORT)((vi_config.I_value >> 16) & 0xFFFF); // 高16位

  2. Modbus 寄存器映射：

    寄存器地址对应值说明
    40002vi_buff[0]电压值低16位
    40003vi_buff[1]电压值高16位
    40004vi_buff[2]电流值低16位
    40005vi_buff[3]电流值高16位

  3. 通信示例：
    假设：

    • V_value = 22000 (0x000055F0)
    • I_value = 5000 (0x00001388)

    生成的 Modbus 帧：

    01 10 00 01 00 04 08 F0 55 00 00 88 13 00 00 [CRC]
    • F0 55：电压低16位 (0x55F0)
    • 00 00：电压高16位 (0x0000)
    • 88 13：电流低16位 (0x1388)
    • 00 00：电流高16位 (0x0000)

从机端还原数据：

在 Modbus 从机（如 ModSlave）中，使用以下逻辑还原数据：

// 伪代码示例
int32_t V_value = (registers[40003] << 16) | registers[40002];
int32_t I_value = (registers[40005] << 16) | registers[40004];// 转换为实际物理值（假设存储时放大了1000倍）
float actual_voltage = V_value / 1000.0f;  // 22.000 V
float actual_current = I_value / 1000.0f;  // 5.000 A

重要注意事项：

  1. 字节序问题：

    • 当前使用小端序（低字节在前）
    • 如果从机使用大端序系统，需要调整解析方式：
      // 大端序解析
int32_t V_value = (registers[40002] << 16) | registers[40003];

  2. 数据类型转换：

    • 如果值可能是负数，使用带符号类型：
      int32_t V_value = (int32_t)((registers[40003] << 16) | registers[40002]);

  3. 超时处理：

    1000 // 1秒超时（优于永久等待）

  4. 值范围处理：

    • 如果电压/电流值可能超过 16 位范围（±32,767），必须使用 32 位拆分
    • 对于更大的值（如 ±2,147,483,647），当前 32 位格式已足够

结果

  例如，现在uint32_t V_value=58000，转换成16进制0x 0000 E290 , uint32_t I_value=75000，转换成16进制0x 0001 24F8, 32位值拆分为两个16位，发到2-5
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