stm32-Modbus主機移植程序理解以及實戰

目錄

  • 一、背景
  • 二、代碼理解
    • （一）main()函數
      • 例程代碼
      • 功能
        • 遇到的問題
        • 解決方式
        • 分析
    • （二）eMBMasterPoll( void )函數
      • 例程代碼
      • 1. 變量聲明
      • 2. 協議棧狀態檢查
      • 3. 獲取事件
      • 4. 事件處理（switch-case）
        • 4.1 `EV_MASTER_READY`事件
        • 4.2 `EV_MASTER_FRAME_RECEIVED`事件（接收到一幀數據）
        • 4.3 `EV_MASTER_EXECUTE`事件（執行功能）
        • 4.4 `EV_MASTER_FRAME_SENT`事件（一幀數據發送完成）
        • 4.5 `EV_MASTER_ERROR_PROCESS`事件（處理錯誤）
        • 4.6 默認情況
      • 5. 返回狀態
      • 總結
    • （三）void test(char MB)函數
      • 例程代碼
      • 關鍵點說明：
    • （四）test(MB_USER_HOLD);
      • 函數作用
      • 詳細執行流程
        • 1. 準備寫入數據
        • 2. 執行 Modbus 寫操作
      • Modbus 協議層行為
      • 為什么用保持寄存器？
      • modbus slave的通信現象
      • 通信數據解析（第一條記錄為例）
        • 主站請求（Rx 表示從站接收到的數據）
        • 從站響應（Tx 表示從站發送的數據）
      • 時間戳數據分析
        • 時間戳還原示例
      • 通信流程正確性驗證
      • 特別注意事項
  • 我的
    • 目的
    • 思路
      • 關鍵實現細節：
      • 從機端還原數據：
      • 重要注意事項：
    • 結果

一、背景

?? 繼上篇成功移植freemodbus主機例程之后，我要嘗試運用它來實現自己想要的功能。
上篇：stm32-modbus-rs485程序移植過程

二、代碼理解

（一）main()函數

例程代碼

int main(void){/* HAL庫初始化 */HAL_Init();/* 系統時鐘初始化 */SystemClock_Config();/* 管腳時鐘初始化 */MX_GPIO_Init();/* 定時器4初始化 */MX_TIM4_Init();/* 串口2初始化在portserial.c中 *//* FreeModbus主機初始化 */eMBMasterInit(MB_RTU, MB_MASTER_USARTx, MB_MASTER_USART_BAUDRATE, MB_MASTER_USART_PARITY);/* 啟動FreeModbus主機 */eMBMasterEnable();while (1){/* 主機輪訓 */eMBMasterPoll();/* 測試函數 通過宏定義選擇哪種操作 函數在modbus_master_test.c中*/test(MB_USER_INPUT_REG);/* 延時1秒 */HAL_Delay(MB_POLL_CYCLE_MS);}}

功能

??在main函數中需要先初始化HAL庫、系統時鐘，然后初始化管腳及定時器，初始化完FreeModbus主機后就可以啟動主機。 最后再循環中不斷輪訓主機及測試函數。

遇到的問題

??由于我的while循環中還要進行按鍵掃描，程序中的延時一秒導致按鍵不能及時響應。

解決方式

使用狀態機：非阻塞方式輪詢，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();}// 其他任務...
}
分析
關鍵部分作用
HAL_GetTick()獲取系統當前時間（毫秒級，通常由 SysTick 中斷維護）
lastPollTime記錄上一次執行 eMBMasterPoll 的時間戳
HAL_GetTick() - lastPollTime計算距離上次執行的時間差
>= MB_POLL_CYCLE_MS檢查是否達到設定的輪詢周期（如 1000ms）
  1. 不卡死CPU
    ??HAL_Delay(1000) 會讓 CPU 空轉 1000ms，期間無法做任何事情。
    ??而 if (HAL_GetTick() - lastPollTime >= 1000) 只是 快速檢查時間是否到期，如果沒有到期，CPU 可以繼續執行其他任務。
  2. 允許并行處理其他任務
  3. 適用于 RTOS 或裸機系統
    ??這種模式在 裸機（無操作系統） 下非常常見，可以模擬多任務。
    ??在 RTOS（如 FreeRTOS） 里，通常會直接用任務（Task）和定時器（Timer），但原理類似。

（二）eMBMasterPoll( void )函數

例程代碼

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. 變量聲明

static UCHAR   *ucMBFrame;           // 指向當前處理的Modbus幀的指針
static UCHAR    ucRcvAddress;        // 接收到的幀的從站地址
static UCHAR    ucFunctionCode;      // 接收到的功能碼
static USHORT   usLength;            // 幀長度
static eMBException eException;      // 異常代碼
int             i , j;               // 循環變量
eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR; // 錯誤狀態，初始為無錯誤
eMBMasterEventType    eEvent;        // 事件類型
eMBMasterErrorEventType errorType;   // 錯誤事件類型
  • 靜態變量用于在多次調用之間保持狀態，例如幀指針、地址、功能碼等。
  • 局部變量用于臨時存儲和循環。

2. 協議棧狀態檢查

if(( eMBState != STATE_ENABLED ) && ( eMBState != STATE_ESTABLISHED))
{return MB_EILLSTATE;
}
  • 檢查主站狀態（eMBState），如果不在ENABLED或ESTABLISHED狀態，則返回錯誤MB_EILLSTATE（非法狀態）。

3. 獲取事件

if( xMBMasterPortEventGet( &eEvent ) == TRUE )
{// 事件處理
}
  • 調用xMBMasterPortEventGet獲取事件，如果有事件，則進入事件處理分支。

4. 事件處理（switch-case）

4.1 EV_MASTER_READY事件
case EV_MASTER_READY:eMBState = STATE_ESTABLISHED;break;
  • 當主站準備好時，將狀態設置為ESTABLISHED（已建立連接）。
4.2 EV_MASTER_FRAME_RECEIVED事件（接收到一幀數據）
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;
  • 調用peMBMasterFrameReceiveCur接收當前幀，獲取從站地址、幀數據和長度。
  • 如果接收成功且地址匹配（是發給本主站的），則發送EV_MASTER_EXECUTE事件（執行功能）。
  • 否則，設置錯誤類型為EV_ERROR_RECEIVE_DATA（接收數據錯誤），并發送EV_MASTER_ERROR_PROCESS事件（錯誤處理）。
4.3 EV_MASTER_EXECUTE事件（執行功能）
case EV_MASTER_EXECUTE:ucFunctionCode = ucMBFrame[MB_PDU_FUNC_OFF]; // 從幀中獲取功能碼eException = MB_EX_ILLEGAL_FUNCTION; // 默認異常為非法功能// 檢查功能碼最高位是否為1（表示從站返回異常）if(ucFunctionCode >> 7) {eException = (eMBException)ucMBFrame[MB_PDU_DATA_OFF]; // 異常碼在數據區第一個字節}else{// 遍歷已注冊的功能處理函數for (i = 0; i < MB_FUNC_HANDLERS_MAX; i++){if (xMasterFuncHandlers[i].ucFunctionCode == 0) {break; // 遇到0表示結束，沒有找到對應的功能碼處理函數}else if (xMasterFuncHandlers[i].ucFunctionCode == ucFunctionCode) {vMBMasterSetCBRunInMasterMode(TRUE); // 設置回調運行在主站模式// 檢查當前請求是否是廣播（廣播地址為0）if ( xMBMasterRequestIsBroadcast() ) {usLength = usMBMasterGetPDUSndLength(); // 獲取發送PDU長度// 遍歷所有從站（從1到最大從站數）for(j = 1; j <= MB_MASTER_TOTAL_SLAVE_NUM; j++){vMBMasterSetDestAddress(j); // 設置目標從站地址eException = xMasterFuncHandlers[i].pxHandler(ucMBFrame, &usLength); // 執行處理函數}}else {eException = xMasterFuncHandlers[i].pxHandler(ucMBFrame, &usLength); // 執行處理函數}vMBMasterSetCBRunInMasterMode(FALSE); // 清除主站模式標志break;}}}// 根據執行結果處理異常if (eException != MB_EX_NONE) {vMBMasterSetErrorType(EV_ERROR_EXECUTE_FUNCTION); // 設置錯誤類型為執行功能錯誤( void ) xMBMasterPortEventPost( EV_MASTER_ERROR_PROCESS ); // 發送錯誤處理事件}else {vMBMasterCBRequestScuuess( ); // 請求成功回調vMBMasterRunResRelease( );   // 釋放資源}break;
  • 從接收到的幀中提取功能碼。
  • 如果功能碼最高位為1，表示從站返回異常，從數據區讀取異常碼。
  • 否則，在注冊的功能處理函數中查找匹配的功能碼。
    • 如果找到，則根據請求類型（廣播/單播）執行處理函數：
      • 廣播：遍歷所有從站地址，對每個從站執行處理函數。
      • 單播：執行一次處理函數。
  • 如果執行過程中出現異常（eException != MB_EX_NONE），則觸發錯誤處理流程。
  • 如果成功，則調用成功回調和釋放資源。
4.4 EV_MASTER_FRAME_SENT事件（一幀數據發送完成）
case EV_MASTER_FRAME_SENT:vMBMasterGetPDUSndBuf( &ucMBFrame ); // 獲取發送緩沖區指針eStatus = peMBMasterFrameSendCur( ucMBMasterGetDestAddress(), ucMBFrame, usMBMasterGetPDUSndLength() ); // 發送當前幀break;
  • 獲取發送緩沖區的指針，然后調用發送函數發送數據。
4.5 EV_MASTER_ERROR_PROCESS事件（處理錯誤）
case EV_MASTER_ERROR_PROCESS:errorType = eMBMasterGetErrorType(); // 獲取錯誤類型vMBMasterGetPDUSndBuf( &ucMBFrame ); // 獲取發送緩沖區指針// 根據錯誤類型調用不同的錯誤回調函數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(); // 釋放資源break;
  • 根據錯誤類型（響應超時、接收數據錯誤、執行功能錯誤）調用相應的錯誤處理回調函數。
  • 最后釋放資源。
4.6 默認情況
default:break;
  • 對于其他未處理的事件，不進行任何操作。

5. 返回狀態

return MB_ENOERR;
  • 函數最后返回無錯誤狀態（MB_ENOERR），即使之前處理中可能有錯誤，但錯誤已經通過事件處理，所以這里總是返回成功。

總結

這個函數是Modbus主站的核心事件處理循環，它處理以下事件：

  • 準備就緒（READY）
  • 接收到幀（FRAME_RECEIVED）
  • 執行功能（EXECUTE）
  • 發送完成（FRAME_SENT）
  • 錯誤處理（ERROR_PROCESS）
    函數通過狀態機和事件驅動機制，實現了Modbus主站的通信流程。注意，函數中使用了多個靜態變量來保存幀處理過程中的狀態，這些狀態在事件之間傳遞信息。

（三）void test(char MB)函數

例程代碼

/*** @brief  測試程序* @param  功能選擇* @retval 無*/
void test(char MB)
{USHORT Hlod_buff[4];UCHAR	Coils[4]={1,0,1,0};Hlod_buff[0] = HAL_GetTick() & 0xff;		           //獲取時間戳 提出1至8位Hlod_buff[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;      //獲取時間戳 提出9至16位Hlod_buff[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16 ;  //獲取時間戳 提出17至24位Hlod_buff[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24; //獲取時間戳 提出25至32位/* 注：各操作的API在mb_m.h中 */switch(MB){case MB_USER_HOLD: /* 寫多個保持寄存器值 */eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, //從機設備地址MB_REG_START, 							//數據起始位置MB_SEND_REG_NUM, 					//寫數據總數Hlod_buff, 								//數據WAITING_FOREVER);					//永久等待break;case MB_USER_COILS:/* 寫多個線圈 */eMBMasterReqWriteMultipleCoils(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, //從機設備地址MB_REG_START, 							//數據起始位置MB_SEND_REG_NUM, 					//寫數據總數Coils, 										//數據WAITING_FOREVER);					//永久等待break;case MB_USER_INPUT_REG:/* 讀輸入寄存器 */eMBMasterReqReadInputRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,	//從機設備地址MB_REG_START,               //數據起始位置MB_READ_REG_NUM,						//讀數據總數WAITING_FOREVER);						//永久等待break;}
}

這段代碼是一個測試函數，用于演示Modbus主站如何執行不同的Modbus操作。函數根據傳入的參數MB選擇執行寫保持寄存器、寫線圈或讀輸入寄存器操作。下面逐行解釋：

void test(char MB)
{// 定義數組用于存儲保持寄存器數據（每個元素為16位）USHORT Hlod_buff[4];// 定義線圈數組（每個元素表示一個線圈狀態，0或1），初始化為{1,0,1,0}UCHAR Coils[4]={1,0,1,0};

變量說明：

  • Hlod_buff[4]：用于存儲保持寄存器數據的數組，每個元素是一個16位整數。
  • Coils[4]：用于存儲線圈狀態的數組，每個元素是一個字節（但通常只使用最低位）。
    // 將當前系統時間戳（32位）拆分成4個16位整數存入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）

時間戳拆分：

  • HAL_GetTick()返回一個32位無符號整數（毫秒級時間）。
  • 通過位掩碼和移位操作，將32位時間戳拆分成4個8位部分，并分別存入Hlod_buff的4個元素中（每個元素為16位，但高8位為0）。
    // 根據傳入的MB參數選擇操作switch(MB){case MB_USER_HOLD: // 寫多個保持寄存器eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目標從站地址（宏定義）MB_REG_START,              // 起始寄存器地址（宏定義）MB_SEND_REG_NUM,           // 要寫入的寄存器數量（宏定義）Hlod_buff,                 // 數據緩沖區指針WAITING_FOREVER            // 超時設置（永久等待）);break;

寫多個保持寄存器（功能碼0x10）：

  • 調用函數eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister向從站寫入多個保持寄存器。
  • 參數說明：
    1. 從站地址：MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR（通常為1-247）
    2. 起始地址：MB_REG_START（如0表示從0號寄存器開始）
    3. 寄存器數量：MB_SEND_REG_NUM（這里為4，因為Hlod_buff有4個元素）
    4. 數據源：Hlod_buff數組（包含拆分后的時間戳）
    5. 超時：WAITING_FOREVER（無限等待從站響應）
        case MB_USER_COILS:// 寫多個線圈eMBMasterReqWriteMultipleCoils(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目標從站地址MB_REG_START,              // 起始線圈地址MB_SEND_REG_NUM,           // 要寫入的線圈數量（宏定義，這里為4）Coils,                     // 線圈狀態數組WAITING_FOREVER            // 永久等待);break;

寫多個線圈（功能碼0x0F）：

  • 調用函數eMBMasterReqWriteMultipleCoils向從站寫入多個線圈狀態。
  • 參數說明：
    1. 從站地址：同上
    2. 起始地址：MB_REG_START（線圈起始地址）
    3. 線圈數量：MB_SEND_REG_NUM（這里為4）
    4. 數據源：Coils數組（值為{1,0,1,0}）
    5. 超時：永久等待
        case MB_USER_INPUT_REG:// 讀輸入寄存器eMBMasterReqReadInputRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目標從站地址MB_REG_START,              // 起始輸入寄存器地址MB_READ_REG_NUM,           // 要讀取的寄存器數量（宏定義）WAITING_FOREVER            // 永久等待);break;}
}

讀輸入寄存器（功能碼0x04）：

  • 調用函數eMBMasterReqReadInputRegister從從站讀取輸入寄存器。
  • 參數說明：
    1. 從站地址：同上
    2. 起始地址：MB_REG_START
    3. 寄存器數量：MB_READ_REG_NUM（宏定義，未在代碼中顯示具體值）
    4. 超時：永久等待

關鍵點說明：

  1. 功能選擇：通過傳入的MB參數（MB_USER_HOLD、MB_USER_COILS、MB_USER_INPUT_REG）選擇要測試的Modbus功能。
  2. 數據準備：
    • 寫保持寄存器：使用系統時間戳拆分后的4個16位整數。
    • 寫線圈：使用預定義的數組{1,0,1,0}。
  3. 超時處理：所有操作都設置為WAITING_FOREVER，這意味著主站會一直等待從站響應，直到收到響應或發生錯誤（如超時錯誤）。在實際應用中，可能需要設置合理的超時時間。
  4. 宏定義：代碼中使用了多個宏（如MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR、MB_REG_START等），這些宏應在其他地方定義，用于配置測試參數。

（四）test(MB_USER_HOLD);

這個 test(MB_USER_HOLD) 函數調用在 Modbus 主站系統中執行一個 寫多個保持寄存器（Write Multiple Holding Registers） 操作，具體作用和實現原理如下：

函數作用

test(MB_USER_HOLD) 會向指定的 Modbus 從站設備寫入 4 個保持寄存器的值，這些值是當前系統時間戳（HAL_GetTick()）的拆分形式。

詳細執行流程

1. 準備寫入數據
USHORT Hlod_buff[4];
Hlod_buff[0] = HAL_GetTick() & 0xff;          // 時間戳低 8 位
Hlod_buff[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8; // 時間戳次低 8 位
Hlod_buff[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16; // 時間戳次高 8 位
Hlod_buff[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24; // 時間戳高 8 位
  • 將 32 位時間戳拆分為 4 個 16 位寄存器值
  • 目的：測試數據隨時間變化，便于調試和驗證通信正確性
2. 執行 Modbus 寫操作
eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 目標從站地址MB_REG_START,              // 起始寄存器地址MB_SEND_REG_NUM,           // 寫入寄存器數量Hlod_buff,                 // 寫入的數據WAITING_FOREVER            // 超時設置（永久等待）
);
  • 功能碼：0x10 (寫多個保持寄存器)
  • 操作：向從站的保持寄存器區域寫入數據
  • 參數解析：
    參數說明
    MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR目標從站設備地址
    MB_REG_START寫入的起始寄存器地址（如 40001）
    MB_SEND_REG_NUM寫入的寄存器數量（應為 4）
    Hlod_buff包含時間戳的 4 個寄存器值
    WAITING_FOREVER無限等待從站響應

Modbus 協議層行為

當調用 test(MB_USER_HOLD) 時，底層會生成并發送以下格式的 Modbus 請求幀：

[從站地址] [功能碼 0x10] [起始地址高] [起始地址低] 
[寄存器數高] [寄存器數低] [字節數] [數據1高] [數據1低] ... [CRC16]

示例（假設時間戳 0x12345678）：

01 10 00 00 00 04 08 00 78 00 56 00 34 00 12 XX XX
  • 01：從站地址 1
  • 10：寫多個保持寄存器功能碼
  • 00 00：起始地址 40001
  • 00 04：寫入 4 個寄存器
  • 08：后續數據字節數（4寄存器×2字節=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 校驗

為什么用保持寄存器？

  • 保持寄存器（Holding Registers） 是 Modbus 中可讀可寫的寄存器類型（地址范圍 4xxxx）
  • 相比線圈（Coils） 只能存儲位數據，保持寄存器可存儲 16 位數據
  • 相比輸入寄存器（Input Registers） 是只讀的，保持寄存器允許雙向讀寫

modbus slave的通信現象

通信
從 ModSlave 捕獲的通信數據來看，通信完全正常且符合預期。這是典型的 Modbus RTU 主站（STM32）與從站（ModSlave）之間的寫保持寄存器操作。以下是詳細分析：

通信數據解析（第一條記錄為例）

主站請求（Rx 表示從站接收到的數據）
Rx: 01 10 00 01 00 04 08 00 27 00 30 00 37 00 00 ED 71
字段值說明
從站地址01設備地址 1
功能碼10寫多個保持寄存器 (0x10)
起始地址00 01寄存器 40002 (0x0001)
寄存器數00 04寫入 4 個寄存器
字節數08后續 8 字節數據
數據 100 27寄存器 40002 = 0x0027 (39)
數據 200 30寄存器 40003 = 0x0030 (48)
數據 300 37寄存器 40004 = 0x0037 (55)
數據 400 00寄存器 40005 = 0x0000 (0)
CRCED 71校驗正確
從站響應（Tx 表示從站發送的數據）
Tx: 01 10 00 01 00 04 90 0A
字段值說明
從站地址01設備地址 1
功能碼10寫多個保持寄存器 (0x10)
起始地址00 01寄存器 40002 (0x0001)
寄存器數00 04成功寫入 4 個寄存器
CRC90 0A校驗正確

? 響應碼 90 0A 表示操作成功（功能碼高位未置 1，無異常）

時間戳數據分析

數據中的 00 27 00 30 00 37 00 00 對應 HAL_GetTick() 的拆分值：

Hlod_buff[0] = tick & 0xFF;         // 0x27 (39)  → 時間戳低 8 位
Hlod_buff[1] = (tick >> 8) & 0xFF;  // 0x30 (48)  → 時間戳次低 8 位
Hlod_buff[2] = (tick >> 16) & 0xFF; // 0x37 (55)  → 時間戳次高 8 位
Hlod_buff[3] = (tick >> 24) & 0xFF; // 0x00 (0)   → 時間戳高 8 位
時間戳還原示例
記錄寄存器值組合值時間戳 (ms)時間間隔
10x0027, 0x0030, 0x0037, 0x00000x0000373014,112基準
20x00F8, 0x0037, 0x0037, 0x00000x0000373714,135+23ms
30x00C9, 0x003F, 0x0037, 0x00000x0000373F14,143+8ms
40x009A, 0x0047, 0x0037, 0x00000x0000374714,151+8ms

時間間隔 ≈ 8ms，符合 Modbus RTU 的幀間隔要求（T3.5 ≈ 4ms @9600bps）

通信流程正確性驗證

  1. 主從角色正確

    • 主站（STM32）主動發送寫請求 (01 10...)
    • 從站（ModSlave）返回成功響應 (01 10 00 01 00 04 90 0A)

  2. 協議完整性

    • 所有請求都有對應響應
    • CRC 校驗全部通過（無 15 10 等異常響應）

  3. 數據一致性

    • 請求中的寄存器地址/數量與響應完全一致
    • 從站正確執行了寫操作

特別注意事項

  1. 固定高位字節問題

    • 所有記錄的 Hlod_buff[2] = 0x0037 (55) 和 Hlod_buff[3] = 0x0000
    • 原因：HAL_GetTick() 值較小（約 14 秒），高位尚未變化
    • 解決方案：長時間運行后會自然變化（如 65 秒后 Hlod_buff[2] 將遞增）

  2. 從站寄存器映射驗證
    在 ModSlave 中檢查寄存器值是否更新：

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

    應與主站發送數據完全一致。

我的

目的

??將vi_config.V_value和vi_config.I_value的值發送到從機。

typedef struct {int32_t V_value; // 電壓值int32_t I_value; //電流值
} VIConfig;

思路

要將 vi_config 結構體中的 V_value 和 I_value 發送到 Modbus 從機，需要將 32 位整數值拆分為兩個 16 位寄存器值。以下是完整的實現代碼：

/* 新增操作類型 */
#define MB_USER_SEND_VI 4  // 發送電壓電流值/* 在 test() 函數中添加新的 case */
void test(char MB)
{USHORT Hlod_buff[4];UCHAR   Coils[4] = {1, 0, 1, 0};static VIConfig vi_config;  // 存儲電壓電流配置// 初始化示例值（實際應用中從傳感器獲取）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;// 新增的電壓電流發送功能case MB_USER_SEND_VI:{USHORT vi_buff[4];  // 4個寄存器：V_value低16位, V_value高16位, I_value低16位, I_value高16位/* 拆分電壓值到兩個寄存器 */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/* 拆分電流值到兩個寄存器 */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/* 發送到從站保持寄存器 */eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,MB_REG_START,  // 起始地址4,             // 4個寄存器vi_buff,        // 數據1000);         // 1秒超時}break;}
}/* 在主循環中調用 */
uint32_t lastPollTime = 0;
while (1) {if (HAL_GetTick() - lastPollTime >= MB_POLL_CYCLE_MS) {eMBMasterPoll();test(MB_USER_SEND_VI);  // 發送電壓電流值lastPollTime = HAL_GetTick();}// 其他任務...
}

關鍵實現細節：

  1. 數據結構拆分：

    // 32位電壓值拆分為兩個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位電流值拆分為兩個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：

    寄存器地址對應值說明
    40002vi_buff[0]電壓值低16位
    40003vi_buff[1]電壓值高16位
    40004vi_buff[2]電流值低16位
    40005vi_buff[3]電流值高16位

  3. 通信示例：
    假設：

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

    生成的 Modbus 幀：

    01 10 00 01 00 04 08 F0 55 00 00 88 13 00 00 [CRC]
    • F0 55：電壓低16位 (0x55F0)
    • 00 00：電壓高16位 (0x0000)
    • 88 13：電流低16位 (0x1388)
    • 00 00：電流高16位 (0x0000)

從機端還原數據：

在 Modbus 從機（如 ModSlave）中，使用以下邏輯還原數據：

// 偽代碼示例
int32_t V_value = (registers[40003] << 16) | registers[40002];
int32_t I_value = (registers[40005] << 16) | registers[40004];// 轉換為實際物理值（假設存儲時放大了1000倍）
float actual_voltage = V_value / 1000.0f;  // 22.000 V
float actual_current = I_value / 1000.0f;  // 5.000 A

重要注意事項：

  1. 字節序問題：

    • 當前使用小端序（低字節在前）
    • 如果從機使用大端序系統，需要調整解析方式：
      // 大端序解析
int32_t V_value = (registers[40002] << 16) | registers[40003];

  2. 數據類型轉換：

    • 如果值可能是負數，使用帶符號類型：
      int32_t V_value = (int32_t)((registers[40003] << 16) | registers[40002]);

  3. 超時處理：

    1000 // 1秒超時（優于永久等待）

  4. 值范圍處理：

    • 如果電壓/電流值可能超過 16 位范圍（±32,767），必須使用 32 位拆分
    • 對于更大的值（如 ±2,147,483,647），當前 32 位格式已足夠

結果

??例如，現在uint32_t V_value=58000，轉換成16進制0x 0000 E290 , uint32_t I_value=75000，轉換成16進制0x 0001 24F8, 32位值拆分為兩個16位，發到2-5
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