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STM32之RS485与ModBus详解

news 2025/9/10 13:02:54

一、RS485

1. RS485 概述

连接与传输：基于硬件有线连接的数据传输方式，属串行（串行）通信，用于工业场景
对比 RS232：RS232 电气稳定性差、易受干扰、传输距离短；RS485 稳定性好、传输距离远
接线与连接：需 A、B 两根数据线，MCU 借差分线连 485 芯片保障数据稳定一致

2. 采用 RS485 的原因

传输距离：低速率、满足布线要求时，可达 1200 米，还能借中继节点延长
传输速度：最高 10Mbps（1.25MB/s ），但高速下传输距离会缩短
多设备连接：理论单设备可连 32 个 485 设备，自定义地址（0x01 - 0xxx ），结合技术可扩至 128 台
成本优势：芯片与设备成本低

3. RS485 工作（数据收发）

基础逻辑：借 A、B 线收发数据，485 芯片依 MCU 时钟周期，调 A、B 电压差完成收发
数据发送规则
- 发数据 1：A 端子电压 - B 端子电压＞200mV ~ 6V ，实际开发板常用＞2V ~ 3.3V（受 3.3V 供电限制）
- 发数据 0：B 端子电压 - A 端子电压＞2V ~ 3.3V
- 注意：200mV 是判断 0/1 理论最低标准，导线压降可能致电压差不足 200mV ，引发数据丢失

4. RS485原理图分析

4.1 原理图分析连线关系和对应引脚

本案例中，单片机上有485芯片里面的RS485_TX和RX引脚分别连接USART2_RX和USART2_TX引脚，最后通过引脚复用，通过PA2和PA3引脚连入MCU；而RS485——RE直接通过服用PD7引脚连入MCU。

4.2 开发流程分析

【引脚分析】

当前使用的串口对应 USART2
- USART2_TX ==> PA2 复用推挽模式
- USART2_RX ==> PA3 浮空输入
485 芯片数据发送模式和数据接收模式控制
- RS485_RE --> PD7 推挽模式

代码实现过程

时钟使能
- USART2 GPIOA GPIOD
引脚配置
- PA2 复用推挽模式
- PA3 浮空输入
- PD7 推挽模式
配置 USART2
- 波特率，8N1，USART_TX | USART_RX
- 中断使能 RXNE 和 IDLE，对应 USART2_IRQn
- 中断函数 USART2_IRQHandler
【重点】
- 通过 USART2 进行数据发送操作，
  - 要求必须通过 PD7 设置为高电平输出，打开 485 发送数据模式，
  - 当前数据发送完成，将 PD7 设置为低电平输出，485 芯片进入数据接收模式。

4.3 代码示例

rs485.h:

#ifndef _RS485_H
#define _RS485_H
#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "usart1.h"
#include "systick.h"
#include "led.h"
#include "beep.h"
#define RS485_DATA_SIZE (256)
typedef struct rs485_data
{u8 data[RS485_DATA_SIZE]; // 接受数据缓冲区u8 flag; // 数据处理标志位u16 count; // 读取到的有效字节个数
} RS485_Data;
extern RS485_Data rs485_val;
void RS485_Init(u32 brr);
void RS485_SendByte(u8 byte);
void RS485_SendBuffer(u8 *buffer, u16 count);
void RS485_SendString(const char * str);
#endif

rs485.c:

#include "rs485.h"RS485_Data rs485_val = {0};void RS485_Init(u32 brr)
{// 1. 时钟使能 USART2 GPIOA GPIODRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_IOPDEN, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1ENR_USART2EN, ENABLE);// 2. GPIO PA2 配置 复用推挽GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure = {0};GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// GPIO PA3 配置 浮空输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// GPIO PD7 配置 推挽GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/// 3. USART2 配置USART_InitTypeDef USART_InitStructure = {0};USART_InitStructure.USART_BaudRate = brr;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);USART_Cmd(USART2, ENABLE);// 4. USART2 串口中断配置USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE);USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure = {0};NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}void USART2_IRQHandler(void)
{u16 val = 0;/*检测到数据总线空闲，表示数据接收完毕，进行展示处理，同时处理当前中断标志位IDLE 清除要求1. 读取 USARTx->SR2. 读取 USARTx->DR不建议使用 void USART_ClearFlag(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t USART_FLAG)*/if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_IDLE) == SET){rs485_val.flag = 1;val = USART2->SR;val = USART2->DR;USART1_SendBuffer(rs485_val.data, rs485_val.count);}/*1. 处理 RXNE 中断接收数据缓冲区非空，需要进行接收数据处理2. 处理 IDLE 中断当前接收数据总线已空闲，数据接收完毕*//*如果 flag 为 1 表示以当前数据已进行后续处理，需要对当前占用的内存空间进行擦除操作，方便进入下一次数据接受*/if (rs485_val.flag){memset(&rs485_val, 0, sizeof(RS485_Data));}if (USART_GetITStatus(USART2, USART_IT_RXNE) == SET){// 从 USART3 读取数据，存储到 rs485_val 结构中，同时赋值 data 存储数据// count 累加有效数据个数rs485_val.data[rs485_val.count++] = USART_ReceiveData(USART2);// 如果数据已满，利用 USART1 发送数据到 PC 串口调试工具if (rs485_val.count == RS485_DATA_SIZE){// USART1_SendBuffer(esp8266_val.data, esp8266_val.count);rs485_val.flag = 1;USART1_SendBuffer(rs485_val.data, rs485_val.count);}}
}void RS485_SendByte(u8 byte)
{while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET);USART_SendData(USART2, byte);
}void RS485_SendBuffer(u8 *buffer, u16 count)
{// PD7 高电平GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7);while (count--){RS485_SendByte(*buffer);buffer += 1;}// PD7 低电平while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) == RESET);GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_7);
}void RS485_SendString(const char * str)
{// PD7 高电平GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7);while (*str){RS485_SendByte(*str);str++;}while(USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TC) == RESET);// PD7 低电平GPIO_ResetBits(GPIOD, GPIO_Pin_7);
}

实现效果：

二、ModBus

1. ModBus 概述

开放性：Modbus 协议是完全开放的，任何人都可以免费使用，不需要支付许可证费用。这使得它在工业自动化领域得到了广泛的应用，不同厂商的设备可以方便地实现互联互通。
简单性：协议简单易懂，易于实现。它采用主从通信方式，通信规则明确，对于开发者来说，无论是硬件实现还是软件编程都相对容易上手。
可靠性：在工业环境中，通信的可靠性至关重要。Modbus 协议具有一定的错误检测机制，例如奇偶校验、CRC（循环冗余校验）等，可以有效保证数据传输的准确性。
灵活性：支持多种电气接口，如 RS - 232、RS - 485 等，还可以通过以太网进行通信（Modbus TCP）。同时，它可以应用于不同类型的设备，包括 PLC、传感器、执行器、变频器等。

Modbus 支持三种数据传输模式

Modbus RTU（Remote Terminal Unit）：这是一种紧凑的、高效的传输模式，使用二进制编码表示数据。在 RTU 模式下，每个字节包含 8 位数据，通信效率较高，常用于串行通信（如 RS - 485）。
Modbus ASCII：采用 ASCII 字符编码表示数据，每个字节由两个 ASCII 字符组成。这种模式相对 RTU 模式数据量较大，但可读性强，适用于对数据可读性要求较高的场合。
Modbus TCP：基于 TCP/IP 协议的 Modbus 版本，通过以太网进行通信。它使用标准的 TCP 端口 502，通信速度快，适用于远程监控和大规模的工业自动化系统。

一、8421BCD 码的基础逻辑（先理解编码规则）

8421BCD 码用 4 位二进制对应 1 位十进制数，4 位的位权从高位到低位依次为 8、4、2、1，仅表示 0-9（若出现 1010-1111，属于无效码）。例如：

十进制数 “25” → 拆分为 “2” 和 “5” → 分别编码：2（0010）、5（0101） → 8421BCD 码为 “0010 0101”（即十六进制0x25，二进制00100101）。
十进制数 “100” → 拆分为 “1”“0”“0” → 编码为 “0001 0000 0000”（需 3 个 4 位组，对应 2 个字节 + 1 个 4 位组，实际传输时会补成完整字节，如0x01 0x00）。

二、结合三种 Modbus 模式的案例（均以 “传输十进制温度 25℃” 为例）

假设场景：温度传感器采集到温度为十进制 25℃，约定用 8421BCD 码传输，传感器作为 Modbus 从机（地址 0x01），PLC 作为主设备，读取传感器的输入寄存器（地址 0x0000）。

1. Modbus RTU 模式（二进制编码，高效紧凑）

Modbus RTU 以二进制字节为单位传输，数据帧格式为：从机地址 + 功能码 + 寄存器地址 + 寄存器数量 + 校验码（CRC16）（请求帧）；从机地址 + 功能码 + 数据长度 + 数据 + 校验码（CRC16）（应答帧）。

编码逻辑：十进制 25℃ → 8421BCD 码为0010 0101（1 个字节，十六进制0x25）。
主设备请求帧（读从机 0x01 的输入寄存器 0x0000，读 1 个寄存器）：
从机地址功能码（读输入寄存器）寄存器起始地址（高字节）寄存器起始地址（低字节）寄存器数量（高字节）寄存器数量（低字节） CRC16 校验码（高字节） CRC16 校验码（低字节）
0x01 0x04 0x00 0x00 0x00 0x01 0x60 0x00
（注：功能码 0x04 用于读输入寄存器，CRC16 校验码通过工具计算得出）

从机应答帧（返回温度数据）：
从机地址功能码数据长度（字节数）温度数据（8421BCD 码） CRC16 校验码（高字节） CRC16 校验码（低字节）
0x01 0x04 0x02 0x00 0x25 0x98 0x39
（注：输入寄存器为 16 位（2 字节），因此数据长度为 0x02，8421BCD 码0x25补高位 0x00，组成0x0025，主设备解析时忽略高位 0，得到0x25→十进制 25℃）

2. Modbus ASCII 模式（ASCII 编码，可读性强）

Modbus ASCII 将每个二进制字节转换为 2 个 ASCII 字符（0-9、A-F）传输，数据帧以:开头，以\r\n结尾，校验码为 LRC（纵向冗余校验）。

编码逻辑：十进制 25℃→8421BCD 码0x25→转换为 ASCII 字符为 “25”；寄存器地址、功能码等也需转为 ASCII。
主设备请求帧（读从机 0x01 的输入寄存器 0x0000，读 1 个寄存器）：
:010400000001F9\r\n
解析：:（帧起始）→01（从机地址 ASCII）→04（功能码 ASCII）→0000（寄存器地址 0x0000 的 ASCII）→0001（寄存器数量 1 的 ASCII）→F9（LRC 校验码 ASCII）→\r\n（帧结束）

从机应答帧（返回温度数据）：
:01040200253C\r\n
解析：01（从机地址）→04（功能码）→02（数据长度 2 字节的 ASCII）→0025（8421BCD 码0x0025的 ASCII）→3C（LRC 校验码）→\r\n；主设备将 “0025” 转为十六进制0x0025，再按 8421BCD 码解析为十进制 25℃。

3. Modbus TCP 模式（基于 TCP/IP，远程高速传输）

Modbus TCP 去掉了 RTU 的 CRC 校验和 ASCII 的 LRC 校验，增加 “MBAP 报文头”（用于 TCP 通信标识），数据部分与 RTU 类似（二进制编码），默认端口 502。

编码逻辑：与 RTU 一致，十进制 25℃→8421BCD 码0x0025（16 位寄存器数据）。
主设备请求帧（MBAP 头 + Modbus 数据）：
MBAP 头（6 字节） Modbus 数据（6 字节）
事务处理标识（0x0001）从机地址（0x01）
协议标识（0x0000，Modbus 协议）功能码（0x04）
数据长度（0x0006，后续 Modbus 数据字节数）寄存器地址（0x0000）
- 寄存器数量（0x0001）
（完整帧：00 01 00 00 00 06 01 04 00 00 00 01）

从机应答帧：
MBAP 头（6 字节） Modbus 数据（5 字节）
事务处理标识（0x0001，与请求一致）从机地址（0x01）
协议标识（0x0000）功能码（0x04）
数据长度（0x0005，后续 Modbus 数据字节数）数据长度（0x02）
- 温度数据（0x00 0x25）
（完整帧：00 01 00 00 00 05 01 04 02 00 25）；主设备解析数据部分0x0025为 8421BCD 码，得到十进制 25℃。

从机地址	功能码（读输入寄存器）	寄存器起始地址（高字节）	寄存器起始地址（低字节）	寄存器数量（高字节）	寄存器数量（低字节）	CRC16 校验码（高字节）	CRC16 校验码（低字节）
0x01	0x04	0x00	0x00	0x00	0x01	0x60	0x00
（注：功能码 0x04 用于读输入寄存器，CRC16 校验码通过工具计算得出）

从机地址	功能码	数据长度（字节数）	温度数据（8421BCD 码）	CRC16 校验码（高字节）	CRC16 校验码（低字节）
0x01	0x04	0x02	0x00 0x25	0x98	0x39
（注：输入寄存器为 16 位（2 字节），因此数据长度为 0x02，8421BCD 码`0x25`补高位 0x00，组成`0x0025`，主设备解析时忽略高位 0，得到`0x25`→十进制 25℃）

MBAP 头（6 字节）	Modbus 数据（6 字节）
事务处理标识（0x0001）	从机地址（0x01）
协议标识（0x0000，Modbus 协议）	功能码（0x04）
数据长度（0x0006，后续 Modbus 数据字节数）	寄存器地址（0x0000）
-	寄存器数量（0x0001）
（完整帧：`00 01 00 00 00 06 01 04 00 00 00 01`）

MBAP 头（6 字节）	Modbus 数据（5 字节）
事务处理标识（0x0001，与请求一致）	从机地址（0x01）
协议标识（0x0000）	功能码（0x04）
数据长度（0x0005，后续 Modbus 数据字节数）	数据长度（0x02）
-	温度数据（0x00 0x25）
（完整帧：`00 01 00 00 00 05 01 04 02 00 25`）；主设备解析数据部分`0x0025`为 8421BCD 码，得到十进制 25℃。

2. ModBus 通信栈和数据帧

目前，使用下列情况实现 MODBUS：
以太网上的 TCP/IP。各种媒介（有线：EIA/TIA - 232 - E、EIA - 422、EIA/TIA - 485 - A；光纤、无线等等）上的异步串行传输。

ModBus 数据传递的标准格式
ADU: Application Data Unit 应用程序数据单元，是整个 ModBus 协议要求的数据传递完整数据包
- 地址域：当前数据发送 / 接受目标接收设备的地址。
- PDU : 协议数据单元 / 功能码数据单元，组成是功能码 + 数据
- 差错校验 (CRC) : 针对于整个 ADU 数据的校验机制。
PDU: Protocol Data Unit 协议数据单元 / 功能码数据单元
- 功能码：绝对当前 ModBus 协议内容具体功能模式，例如读，写操作
- 数据：可以认为是 ModBus 有效载荷。有效数据。

3. RS485 一主多从结构和 ModBus 地址域

4. ModBus 数据类型

离散量输入
- 一般用于设备状态，例如设备开光状态，设备运行状态，状态仅有 0 和 1，程序无法控制【离散量输入】数据内容，完全由硬件本身状态控制。
线圈
- LED 灯控制，Beep 控制，声光警告器控制，继电器，固态继电器。仅需要一位二进制既可以控制工作状态，例如 0 表示不工作，1 表示正常工作。同样可以读取设备工作状态。
输入寄存器
- 只读寄存器，一般对应传感器采样数据在当前设备中的存储位置，数据仅可以通过传感器采样分析方式修改，用户只能读取传感器反馈的数据内容，对应 2 个字节 (16 bit)。如果传感器采样数据较为复杂，可能会利用多组【输入寄存器】来描述数据内容。例如数据高位 2 字节，数据低位 2 字节，精度 2 字节，指数范围 2 字节...
保持寄存器
- 可以进行写入数据控制，读取数据内容，例如车辆行驶模式设置 (纯电，混动，增程，运动，越野，雪地，自定义)，设备工作状态。

一、离散量输入（Discrete Inputs）

是什么：专门用来反映设备的 “开关状态类信息”，数据只有 0 或 1 两种，且只能从硬件读取，程序无法主动修改它的值。
空间与权限：占用 1bit 空间，权限是只读，就像设备状态的 “只读快照”。
举例：工厂里的 “设备运行状态检测”，比如生产线上的传送带，电机的 “运行 / 停止” 是硬件状态（电机自己决定转或停），PLC 通过离散量输入读取：电机运行时，离散量输入值为 1；电机停止，值为 0 。再比如 “门禁系统里门的开关状态”，门打开，对应离散量输入是 1；门关闭，值为 0 ，PLC 只能读这个状态，没法直接改门是开还是关。

二、线圈（Coils）

是什么：用来控制设备 “开关动作”，或者读取设备 “开关动作状态”，数据是 0 或 1 ，支持读写操作。
空间与权限：占用 1bit 空间，权限是读写，相当于设备的 “控制开关 + 状态反馈” 。
举例：控制工厂里的 “LED 指示灯”，PLC 写 1 到对应线圈，灯亮；写 0 ，灯灭。同时，也能读这个线圈的值，判断灯当前是亮（1 ）还是灭（0 ）。再比如 “控制继电器”，线圈值为 1 时，继电器吸合，接通电路；值为 0 时，继电器断开，通过读线圈也能知道继电器当前状态。

三、输入寄存器（Input Registers）

是什么：存的是传感器等设备采集的 “模拟量数据（经转换后的数字量）”，只能从硬件读，程序不能直接写。一般是 16bit（2 字节）大小，用来存更复杂的数值，像温度、压力等。
空间与权限：占用 16bit 空间，权限是只读，是传感器数据的 “只读容器” 。
举例：工厂里 “温度传感器测水温”，传感器把水温（比如 25℃ ）转换成 16bit 的数字量（假设对应数值是 0x00FF ），存在输入寄存器里，PLC 只能读这个寄存器的值，再转换成实际温度显示或参与控制逻辑，没法直接往这个寄存器写数据改水温（水温由传感器硬件检测决定）。如果传感器要传 “温度、湿度、气压” 一组复杂数据，可能会用多个输入寄存器，比如温度存在寄存器 1，湿度存在寄存器 2 等。

四、保持寄存器（Holding Registers）

是什么：可读写，能存设备的 “状态参数、控制指令” 等，用途灵活，常用来设置设备工作模式、读写设备运行数据。也是 16bit 大小。
空间与权限：占用 16bit 空间，权限是读写，相当于设备的 “可配置参数库 + 状态存储区” 。
举例：控制 “新能源汽车的行驶模式”，车辆的 PLC（或控制器）里，保持寄存器存着模式值：写 1 设为纯电模式，写 2 设为混动模式。同时，也能读这个寄存器，知道当前车处于什么模式。再比如 “工厂里变频器的频率设置”，往保持寄存器写 50Hz 对应的数值，变频器就按 50Hz 运行，读这个寄存器能知道当前设置的频率。

5. ModBus 功能码

ModBus 功能码绝对当前内容具体作用
- 公共功能码【重点】
  - 要求所有支持 ModBus 协议通信的设备必须执行的功能码内容。例如离散量输入读取，线圈读写操作
- 用户定义功能码
  - 企业 / 个人，可以根据自身需求，自定义功能码，要求 ModBus 协议支持的两端
- 保留功能码
  - 一般是用于较早期设备功能保持使用，目前逐步淘汰，或者不再使用。

针对于离散量输入，线圈，输入寄存器和保持寄存器操作【功能码】

6. ModBus 数据模式

三种数据模式

ModBus RTU : 8421 BCD 码
ModBus ASCII
ModBus TCP

发送数据 15，利用 ModBus 方式发送

ModBus RTU 方式: 0001 0101
ModBus ASCII 方式: 0011 0001 0001 0101 按照字符 '1' 和字符 '5' 处理
RTU 8421BCD 码

案例：

对比项	Modbus RTU	Modbus ASCII	Modbus TCP
编码规则	二进制编码（可兼容 8421 BCD 码）	ASCII 字符编码（每个字节拆成 2 个 ASCII 字符）	二进制编码（与 RTU 编码逻辑一致）
数据效率	高（1 字节 = 8 位数据）	低（1 字节数据→2 个 ASCII 字符，占 2 字节）	高（同 RTU 编码，无额外字符转换）
传输载体	串行总线（如 RS-485、RS-232）	串行总线（如 RS-485、RS-232）	以太网（TCP/IP 网络）
校验方式	CRC16 校验（二进制校验，效率高）	LRC 校验（ASCII 字符校验，可读性强）	依赖 TCP 校验（无需额外 Modbus 校验）
典型场景	工业现场短距离、多设备串行组网（如 PLC 与传感器）	需人工调试 / 监控的简单串行场景（如现场临时诊断）	远程监控、跨网络大规模系统（如云端 - 工厂）
数据表示示例（发送 15）	二进制编码：`0001 0101`（若用 8421 BCD 码，`15`→`0001 0101` 直接对应）	ASCII 编码：`'1'`（0011 0001） + `'5'`（0011 0101）→`0011 0001 0011 0101`	二进制编码：`0001 0101`（与 RTU 编码一致，通过 TCP 报文传输）

8. ModBus 实际数据帧分析

9. RS485 + ModBus 案例

9.1 开发分析

9.2 代码实现

modbus.h:

#ifndef _MODBUS_H
#define _MODBUS_H#include "stm32f10x.h"#include "rs485.h"#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"typedef struct{float tem;  //温度float hum;   //湿度float bp;   //压强u32 lux;     //照度
}Sensor_Data;extern Sensor_Data sensor_data;/*** @brief ModBus 发送 03 功能码函数，对应功能是读取多个【输入寄存器】*        或者【保持寄存器】数据* * @param id       设备地址* @param addr     读取目标数据寄存器地址* @param data_len 读取的数据个数*/
void ModBus_Send03Cmd(u8 id,u16 addr,u16 data_len);void Analysis_ModBus_Tem_Hum(Sensor_Data *sensor_data);void Analysis_ModBus_BP_Lux(Sensor_Data *sensor_data);/*** @brief ModBus CRC 校验函数*/
uint16_t ModBus_CRC16(const uint8_t *data, uint16_t length);#endif

modbus.c:

#include "modbus.h"Sensor_Data sensor_data = {0};
extern RS485_Data rs485_val;void ModBus_Send03Cmd(u8 id,u16 addr,u16 data_len){//用于存储03功能码对应发送ModBus协议问询帧u8 modbus_03_buffer[8];//ModBus 协议组包，设备地址 + 03功能码modbus_03_buffer[0] = id;modbus_03_buffer[1] = 0x03;// 寄存器起始地址modbus_03_buffer[2] = addr / 256; // 寄存器地址高位modbus_03_buffer[3] = addr % 256; // 寄存器地址低位// 请求数据长度modbus_03_buffer[4] = data_len / 256; // 请求寄存器个数数据高位modbus_03_buffer[5] = data_len % 256; // 请求寄存器个数数据高位uint16_t crc = ModBus_CRC16(modbus_03_buffer, 6);// CRC 校验位modbus_03_buffer[6] =  crc % 256;// CRC 数据校验结果低位modbus_03_buffer[7] =  crc / 256;// CRC 数据校验结果高位for (int i = 0; i < 8; i++){printf("%02X ", modbus_03_buffer[i]);}printf("\r\n");// 调用 RS485_SendBuffer 发送组好的报文RS485_SendBuffer(modbus_03_buffer, 8);
}void Analysis_ModBus_Tem_Hum(Sensor_Data *sensor_data){// 1. 校验数据完整性与合法性// 至少需要 9 字节（地址1 + 功能码1 + 数据长度1 + 数据4 + CRC2 ）if(rs485_val.count < 9){return;}//取出接收数据指针u8 *modbus_data = rs485_val.data;// 2. CRC 校验（排除最后 2 字节 CRC ）uint16_t crc_calc = ModBus_CRC16(modbus_data, rs485_val.count - 2);//将高 8 位左移 8 位（腾出低 8 位空间），再与低 8 位进行 “或运算”，组合成一个 16 位的完整 CRC 值uint16_t crc_recv = (modbus_data[rs485_val.count - 1] << 8) | modbus_data[rs485_val.count - 2];if (crc_calc != crc_recv) {// CRC 校验失败，清空缓存memset(&rs485_val, 0, sizeof(RS485_Data));return;}// 3. 校验功能码（确保是 0x03 应答）if (modbus_data[1] != 0x03) {return;}// 4. 解析数据// 湿度：第 3 字节是数据长度（通常 0x04 ，对应 2 个寄存器、4 字节数据 ）if (modbus_data[2] == 0x04) {// 湿度值 = (高 8 位 << 8) | 低 8 位 ，再转换为实际值short hum_raw = (modbus_data[3] << 8) | modbus_data[4]; sensor_data->hum = hum_raw * 0.1f;// 温度值 = (高 8 位 << 8) | 低 8 位 ，再转换为实际值short tem_raw = (modbus_data[5] << 8) | modbus_data[6]; sensor_data->tem = tem_raw * 0.1f;}// 5. 解析完成后，清空 rs485_val ，准备下一次接收memset(&rs485_val, 0, sizeof(RS485_Data));
}// 解析大气压值 + 光照强度（Lux）数据，根据文档格式修改
void Analysis_ModBus_BP_Lux(Sensor_Data *sensor_data) 
{// 1. 校验数据长度和基本合法性// 文档中大气压+光照问询帧应答，有效字节数等需结合实际，这里至少 9 字节（地址1+功能码1+数据长度1+数据n+CRC2 ）if (rs485_val.count < 9) {return; }u8 *modbus_data = rs485_val.data;// 2. CRC 校验（排除最后 2 字节 CRC ）uint16_t crc_calc = ModBus_CRC16(modbus_data, rs485_val.count - 2);uint16_t crc_recv = (modbus_data[rs485_val.count - 1] << 8) | modbus_data[rs485_val.count - 2];if (crc_calc != crc_recv) {memset(&rs485_val, 0, sizeof(RS485_Data));return;}// 3. 校验功能码（确保是 0x03 应答）if (modbus_data[1] != 0x03) {return;}// 4. 解析数据，根据文档定义：//    - 大气压值：寄存器 505，实际值是寄存器值的 0.1 倍（文档说“实际值 10 倍” ，所以要除以 10 ）//    - Lux 值：寄存器 506（高 16 位）、507（低 16 位），组合成 32 位实际值//    数据长度需根据返回判断，文档示例中“有效字节数 0x06”，即数据段 6 字节（对应 3 个寄存器，每个 2 字节 ）if (modbus_data[2] == 0x06) { // 解析大气压值// 问询帧起始地址对应寄存器 505（地址 40506 ），数据段前 2 字节是大气压值（寄存器值）uint16_t bp_reg_val = (modbus_data[3] << 8) | modbus_data[4]; // 文档说“实际值 10 倍”，所以实际大气压 = 寄存器值 / 10.0 sensor_data->bp = bp_reg_val / 10.0f; // 解析 Lux 值：高 16 位（寄存器 506，modbus_data[5]、modbus_data[6] ） + 低 16 位（寄存器 507，modbus_data[7]、modbus_data[8] ）// 组合成 32 位实际值（文档说“实际值”，假设无需额外倍数转换，直接组合 ）uint32_t lux_high = (modbus_data[5] << 8) | modbus_data[6];uint32_t lux_low = (modbus_data[7] << 8) | modbus_data[8];uint32_t lux_reg_val = (lux_high << 16) | lux_low;sensor_data->lux = lux_reg_val; }// 5. 解析完成后，清空 rs485_val ，准备下一次接收memset(&rs485_val, 0, sizeof(RS485_Data));
}uint16_t ModBus_CRC16(const uint8_t *data, uint16_t length) 
{uint16_t crc = 0xFFFF;uint16_t i, j;for (i = 0; i < length; i++) {crc ^= (uint16_t)data[i];for (j = 0; j < 8; j++) {if (crc & 0x0001) {crc >>= 1;crc ^= 0xA001;} else {crc >>= 1;}}}return crc;
}

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