RS485 Modbus协议 采集传感器数据

硬件

1、传感器：为液压传感器，12vDC，RS485数据输出，采用Modbus协议通信
2、电路：根据传感器属性，电路主要是两部分，通信电路和电源电源

（1）485电路：由于485是半双工通信，需要控制收发，所以索性在把电路设计成自动收发电路接跳线帽W1、W2即使用RS485收发，不接就是普通串口收发。RE和DE是收发使能，选择485模式：3_TXD常高，使能接受；当发送数据时，数据的起始位（下降沿）将3_TXD引脚电平拉低，将顺便使能发送。传感器接3_A、3_B。

（2）开关电路：主要是为了控制传感器开关，以降低功耗

测试485电路

1、485电路测试程序
对于单片机来说，其实仍然是串口通信，只不过经过485芯片实现了RS232电平→RS485电平。

初始化串口3，并在初始化时开启串口接收中断初始化串口3，并在初始化时开启串口接收中断

void MX_USART3_UART_Init(void)
{

  huart3.Instance = USART3;
  huart3.Init.BaudRate = 9600;
  huart3.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart3.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart3.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart3.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart3.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart3.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  if (HAL_UART_Init(&huart3) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
  Usart3RecIT();//开启串口3接收中断
  start_capture();//发送请求帧
}

接收中断回调函数中保存串口数据

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{

        if(huart->Instance == USART3){//RS485设备
                HAL_UART_Receive_IT(&huart3, &uart3Data, 1);
        uart3WriteByte(uart3Data);//接收到的数据写入缓存
                uart3Data** = 1;
        }       
}

缓存数据：环形队列，不啰嗦

复制

#define SENSOR_485_DATA_BUFFER_MAX_LENGTH  60

typedef struct {

        uint16_t   front;

        uint16_t   rear;

        uint8_t*   buffer;

        uint32_t   maxSize;

}Buffer_t;

static Buffer_t sensor485Buffer;

uint8_t  sensor485DataBuffer[SENSOR_485_DATA_BUFFER_MAX_LENGTH];//缓存数组



void uart3WriteByte(uint8_t data)

{

        Buffer_Puts(&sensor485Buffer,&data,1);//入队

}



bool Buffer_Puts(Buffer_t* buffer, uint8_t* data, uint16_t length)

{

        if (buffer->maxSize - Buffer_Size(buffer) <= length)//队满

                return false;

        for (uint16_t i = 0; i<length; ++i)//队列未满

        {

                buffer->rear = (buffer->rear + 1) % buffer->maxSize;

                buffer->buffer[buffer->rear] = data[i];//进队

        }

        return true;

}

这个接口，是为了向传感器发送指令，请求传感器数据，指令需要查看传感器指令定义，属于协议那部分，先测试

void start_capture()｛
    uint8_t TxData[10]= "1111111111";
        HAL_UART_Transmit(&huart3,TxData,10,0xffff);
    HAL_Delay(100);
｝

在Keil中Debug，用串口助手向单片机发送数据，查看数组sensor485DataBuffer接收到了，接收是可以了

但是我遇到了问题，上位机没有接受到2-（4）发送的“1111111111”，单片机发送出现了问题

（1）分别检查TX、R15、R16都有信号出来

第一反应是485芯片发送使能没有成功，检查RE和DE引脚，果然一直是低电平，说明三极管一直导通，没有阻塞过

无奈之下，干脆用反相器替换了三极管然后，就可以了…

加入Modbus协议

1、协议原理
（1）以上测试说明：链路层硬件协议√；

（2）但是问题来了，只有硬件协议可以和传感器通信吗？ 当然不行，传感器又不是电脑，它没有上位机：你点一下发送就把数据发出去了。这个时候需要单片机来告知它发送。所以我们还需要：链路层软件协议Modbus协议√；

我们选取Modbus协议中对我们编程有帮助的几点：

以帧的形式通信，有ASCII和RTU两种模式，帧中的地址、功能码等都是一个或多个字节，每个字节是一个8位串口数据

如果一个串口连接多个4856设备，可以通过地址区分不同485设备，当然串口资源充足也可以挂载在多个串口上

RTU模式通过两帧数据的时间间隔，区分前后两帧数据，如果串口数据间隔大于3.5个字节，那么就认为一帧数据结束了，在9600bps/s波特率下，传输3.5个字节时间大概为4ms；ASCII模式读回车换行就行了