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STM32CubeMX | STM32 HAL库移植FreeModbus详细步骤_freemodbus stm32

作者：羊村懒王 | 2024-04-25 00:03:43

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freemodbus stm32

STM32CubeMX | STM32 HAL库移植FreeModbus详细步骤

freemodbus下载地址：https://github.com/cwalter-at/freemodbus

本博客示例工程代码：https://gitee.com/jhuangBTT/HAL_STM32_FreeModbusV1.6_Demo

开发环境说明：

STM32CUBEMX5.6
freemodbus-v1.6
正点原子MiniSTM32-V2(STM32F103RBT6)开发板测试通过。

modbus命令码表：

FreeModbus文件说明

解压freemodbus文件后打开，我们需要demo目录下的BARE，该目录下的代码是空的，STM32移植工作基本就是修改：portserial.c、porttimer.c、port.h这三个文件。

在这里插入图片描述
mobus文件夹就是完整的源码，包含rtu、ascii、tcp：

在这里插入图片描述

我为了移植时在keil添加源文件和头文件方便，就把modbus所有的头文件和源文件放到了一个文件夹下，并创建了一个port.c文件，用于编写modbus所必需的回调处理函数：

在这里插入图片描述

STM32CUBEMX配置

时钟配置，设置主频工作在72MHz下：
在这里插入图片描述
配置串口1，这里随便配置就行，在modbus移植过程中还会对串口重新初始化：

配置定时器4，用于3.5个字符的定时检测，这里随便配置就行，在modbus移植过程中还会对定时器重新初始化：

中断配置，这里注意，串口的优先级是要比定时器优先高的：
在这里插入图片描述
取消掉自动生成中断服务程序，在移植过程中我们要自己编写串口和定时器的中断服务程序：

移植代码修改

生成代码后将modbus放到工程目录下：
在这里插入图片描述
打开keil工程添加modbus源码：

添加包含头文件：

修改modbus定时器初始化源代码`porttimer.c`文件

定时器的修改比较容易，将定时器设置为每50us的时长记一个数，传入的usTim1Timerout50us变量给自动装载即可，prvvTIMERExpiredISR函数需要在定时器中断服务函数中调用，它的作用是用于通知modbus协议栈3.5个字符的等待时间已经到达；由于我们在STM32CUBEMX中取消掉了定时器和串口的中断服务函数程序，所以我们在该文件中添加定时器的中断服务程序，修改后的代码如下：

/*
 * FreeModbus Libary: BARE Port
 * Copyright (C) 2006 Christian Walter <wolti@sil.at>
 *
 * This library is free software; you can redistribute it and/or
 * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 * License as published by the Free Software Foundation; either
 * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 *
 * This library is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 * Lesser General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
 * License along with this library; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
 *
 * File: $Id$
 */

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "port.h"
#include "tim.h"
#include <stdio.h>

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
static void prvvTIMERExpiredISR( void );

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{
    TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

    htim4.Instance = TIM4;
    htim4.Init.Prescaler = 3599;								// 50us记一次数
    htim4.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
    htim4.Init.Period = usTim1Timerout50us - 1;					// usTim1Timerout50us * 50即为定时器溢出时间
    htim4.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
    htim4.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim4) != HAL_OK)
    {
        return FALSE;
    }
    sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
    if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim4, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
    {
        return FALSE;
    }
    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;
    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim4, &sMasterConfig) != HAL_OK)
    {
        return FALSE;
    }

	__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim4, TIM_FLAG_UPDATE);              // 先清除一下定时器的中断标记,防止使能中断后直接触发中断
    __HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim4, TIM_IT_UPDATE);					// 使能定时器更新中断
    return TRUE;
}

inline void vMBPortTimersEnable(  )
{
    __HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim4, 0);		// 清空计数器
    __HAL_TIM_ENABLE(&htim4);				// 使能定时器
}

inline void vMBPortTimersDisable(  )
{
    __HAL_TIM_DISABLE(&htim4);				// 禁能定时器
}

/* Create an ISR which is called whenever the timer has expired. This function
 * must then call pxMBPortCBTimerExpired( ) to notify the protocol stack that
 * the timer has expired.
 */
static void prvvTIMERExpiredISR( void )
{
    ( void )pxMBPortCBTimerExpired(  );
}

/// 定时器4中断服务程序
void TIM4_IRQHandler(void)
{
    if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim4, TIM_FLAG_UPDATE))			// 更新中断标记被置位
    {
        __HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim4, TIM_FLAG_UPDATE);		// 清除中断标记
        prvvTIMERExpiredISR();								// 通知modbus3.5个字符等待时间到
    }
}

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修改modbus串口初始化源代码`portserial.c`文件

在该文件中实现串口1的中断服务程序，prvvUARTTxReadyISR和prvvUARTRxISR函数需要填写进中断服务程序，前者得到作用为通知modbus协议栈串口已经空闲可以发送数据了，后者的作用为通知modbus串口1有数据到达，修改后的代码如下：

/*
 * FreeModbus Libary: BARE Port
 * Copyright (C) 2006 Christian Walter <wolti@sil.at>
 *
 * This library is free software; you can redistribute it and/or
 * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 * License as published by the Free Software Foundation; either
 * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 *
 * This library is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 * Lesser General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
 * License along with this library; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
 *
 * File: $Id$
 */

#include "port.h"
#include "usart.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"

/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/
static void prvvUARTTxReadyISR( void );
static void prvvUARTRxISR( void );

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
void vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
    if(xRxEnable)
    {
		//
		// 如果使用了485控制芯片,那么在此处将485设置为接收模式
		//
		
		// MAX485_SetMode(MODE_RECV);
		
        __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);		// 使能接收非空中断
    }
    else
    {
        __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_RXNE);		// 禁能接收非空中断
    }

    if(xTxEnable)
    {
		//
		// 如果使用了485控制芯片,那么在此处将485设置为发送模式
		//
		
		// MAX485_SetMode(MODE_SENT);
		
        __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1, UART_IT_TXE);			// 使能发送为空中断
    }
    else
    {
        __HAL_UART_DISABLE_IT(&huart1, UART_IT_TXE);		// 禁能发送为空中断
    }
}

BOOL xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = ulBaudRate;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

    switch(eParity)
    {
    // 奇校验
    case MB_PAR_ODD:
        huart1.Init.Parity = UART_PARITY_ODD;
        huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B;			// 带奇偶校验数据位为9bits
        break;

    // 偶校验
    case MB_PAR_EVEN:
        huart1.Init.Parity = UART_PARITY_EVEN;
        huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B;			// 带奇偶校验数据位为9bits
        break;

    // 无校验
    default:
        huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
        huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;			// 无奇偶校验数据位为8bits
        break;
    }
    return HAL_UART_Init(&huart1) == HAL_OK ? TRUE : FALSE;
}

BOOL xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
    USART1->DR = ucByte;
    return TRUE;
}

BOOL xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
    *pucByte = (USART1->DR & (uint16_t)0x00FF);
    return TRUE;
}

/* Create an interrupt handler for the transmit buffer empty interrupt
 * (or an equivalent) for your target processor. This function should then
 * call pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) which tells the protocol stack that
 * a new character can be sent. The protocol stack will then call
 * xMBPortSerialPutByte( ) to send the character.
 */
static void prvvUARTTxReadyISR( void )
{
    pxMBFrameCBTransmitterEmpty(  );
}

/* Create an interrupt handler for the receive interrupt for your target
 * processor. This function should then call pxMBFrameCBByteReceived( ). The
 * protocol stack will then call xMBPortSerialGetByte( ) to retrieve the
 * character.
 */
static void prvvUARTRxISR( void )
{
    pxMBFrameCBByteReceived(  );
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
    if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE))			// 接收非空中断标记被置位
    {
        __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1, UART_FLAG_RXNE);			// 清除中断标记
        prvvUARTRxISR();										// 通知modbus有数据到达
    }

    if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart1, UART_FLAG_TXE))				// 发送为空中断标记被置位
    {
        __HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart1, UART_FLAG_TXE);			// 清除中断标记
        prvvUARTTxReadyISR();									// 通知modbus数据可以发松
    }
}

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注意一点，一般如果使用了485芯片的话，那么同一时刻只能接收或者发送，可以将函数vMBPortSerialEnable修改成这样：

编写modbus命令处理回调函数`port.c`文件

详细代码如下：

#include "mb.h"
#include "mbport.h"


// 十路输入寄存器
#define REG_INPUT_SIZE  10
uint16_t REG_INPUT_BUF[REG_INPUT_SIZE];


// 十路保持寄存器
#define REG_HOLD_SIZE   10
uint16_t REG_HOLD_BUF[REG_HOLD_SIZE];


// 十路线圈
#define REG_COILS_SIZE 10
uint8_t REG_COILS_BUF[REG_COILS_SIZE] = {1, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1};


// 十路离散量
#define REG_DISC_SIZE  10
uint8_t REG_DISC_BUF[REG_DISC_SIZE] = {1,1,1,1,0,0,0,0,1,1};


/// CMD4命令处理回调函数
eMBErrorCode eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
    USHORT usRegIndex = usAddress - 1;

    // 非法检测
    if((usRegIndex + usNRegs) > REG_INPUT_SIZE)
    {
        return MB_ENOREG;
    }

    // 循环读取
    while( usNRegs > 0 )
    {
        *pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( REG_INPUT_BUF[usRegIndex] >> 8 );
        *pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( REG_INPUT_BUF[usRegIndex] & 0xFF );
        usRegIndex++;
        usNRegs--;
    }

    // 模拟输入寄存器被改变
    for(usRegIndex = 0; usRegIndex < REG_INPUT_SIZE; usRegIndex++)
    {
        REG_INPUT_BUF[usRegIndex]++;
    }

    return MB_ENOERR;
}

/// CMD6、3、16命令处理回调函数
eMBErrorCode eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode )
{
    USHORT usRegIndex = usAddress - 1;

    // 非法检测
    if((usRegIndex + usNRegs) > REG_HOLD_SIZE)
    {
        return MB_ENOREG;
    }

    // 写寄存器
    if(eMode == MB_REG_WRITE)
    {
        while( usNRegs > 0 )
        {
            REG_HOLD_BUF[usRegIndex] = (pucRegBuffer[0] << 8) | pucRegBuffer[1];
            pucRegBuffer += 2;
            usRegIndex++;
            usNRegs--;
        }
    }

    // 读寄存器
    else
    {
        while( usNRegs > 0 )
        {
            *pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( REG_HOLD_BUF[usRegIndex] >> 8 );
            *pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( REG_HOLD_BUF[usRegIndex] & 0xFF );
            usRegIndex++;
            usNRegs--;
        }
    }

    return MB_ENOERR;
}

/// CMD1、5、15命令处理回调函数
eMBErrorCode eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode )
{
    USHORT usRegIndex   = usAddress - 1;
    UCHAR  ucBits       = 0;
    UCHAR  ucState      = 0;
    UCHAR  ucLoops      = 0;

    // 非法检测
    if((usRegIndex + usNCoils) > REG_COILS_SIZE)
    {
        return MB_ENOREG;
    }

    if(eMode == MB_REG_WRITE)
    {
        ucLoops = (usNCoils - 1) / 8 + 1;
        while(ucLoops != 0)
        {
            ucState = *pucRegBuffer++;
            ucBits  = 0;
            while(usNCoils != 0 && ucBits < 8)
            {
                REG_COILS_BUF[usRegIndex++] = (ucState >> ucBits) & 0X01;
                usNCoils--;
                ucBits++;
            }
            ucLoops--;
        }
    }
    else
    {
        ucLoops = (usNCoils - 1) / 8 + 1;
        while(ucLoops != 0)
        {
            ucState = 0;
            ucBits  = 0;
            while(usNCoils != 0 && ucBits < 8)
            {
                if(REG_COILS_BUF[usRegIndex])
                {
                    ucState |= (1 << ucBits);
                }
                usNCoils--;
                usRegIndex++;
                ucBits++;
            }
            *pucRegBuffer++ = ucState;
            ucLoops--;
        }
    }

    return MB_ENOERR;
}

/// CMD2命令处理回调函数
eMBErrorCode eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
{
    USHORT usRegIndex   = usAddress - 1;
    UCHAR  ucBits       = 0;
    UCHAR  ucState      = 0;
    UCHAR  ucLoops      = 0;

    // 非法检测
    if((usRegIndex + usNDiscrete) > REG_DISC_SIZE)
    {
        return MB_ENOREG;
    }

    ucLoops = (usNDiscrete - 1) / 8 + 1;
    while(ucLoops != 0)
    {
        ucState = 0;
        ucBits  = 0;
        while(usNDiscrete != 0 && ucBits < 8)
        {
            if(REG_DISC_BUF[usRegIndex])
            {
                ucState |= (1 << ucBits);
            }
            usNDiscrete--;
            usRegIndex++;
            ucBits++;
        }
        *pucRegBuffer++ = ucState;
        ucLoops--;
    }

    // 模拟离散量输入被改变
    for(usRegIndex = 0; usRegIndex < REG_DISC_SIZE; usRegIndex++)
    {
        REG_DISC_BUF[usRegIndex] = !REG_DISC_BUF[usRegIndex];
    }

    return MB_ENOERR;
}

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主函数

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    eMBInit(MB_RTU, 0x01, 0, 9600, MB_PAR_ODD);		// 初始化modbus为RTU方式，波特率9600，奇校验
    eMBEnable();									// 使能modbus协议栈

    for( ;; )
    {
        eMBPoll();									// 轮训查询
    }
}

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移植测试

在这里插入图片描述

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STM32CubeMX | STM32 HAL库移植FreeModbus详细步骤_freemodbus stm32

STM32CubeMX | STM32 HAL库移植FreeModbus详细步骤

FreeModbus文件说明

STM32CUBEMX配置

移植代码修改

修改modbus定时器初始化源代码porttimer.c文件

修改modbus串口初始化源代码portserial.c文件

编写modbus命令处理回调函数port.c文件

主函数

移植测试

修改modbus定时器初始化源代码`porttimer.c`文件

修改modbus串口初始化源代码`portserial.c`文件

编写modbus命令处理回调函数`port.c`文件