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[APM32F4] 【APM32F402R Micro-EVB开发板测评】基于RT-Thread及Freemodbus在Geehy APM32F402R Micro-EVB上实现Modbus主机

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 楼主| hbzjt2011 发表于 2025-8-2 14:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
AD, FreeModbus, Micro, RT-Thread, Thread
本帖最后由 hbzjt2011 于 2025-8-2 14:11 编辑

1. 概述
本文将介绍如何在Geehy APM32F402R Micro-EVB开发板上，基于RT-Thread实时操作系统和Freemodbus开源库实现Modbus主机功能，并使用Modbus Slave工具进行通信测试。

1.1 硬件平台
  • 开发板: Geehy APM32F402R Micro-EVB
  • MCU: APM32F402RBT6 (Cortex-M4F, 128KB Flash, 32KB SRAM)
  • 通信接口: UART2


1.2 软件环境
  • 操作系统: RT-Thread 5.2.1
  • Modbus库: Freemodbus 1.6
  • 开发环境: Keil MDK
  • 测试工具: Modbus Slave


1.3 FreeModbus 简介
FreeModbus 是一个基于 BSD 协议的开源嵌入式 Modbus 协议栈，支持 RTU、ASCII 及 TCP 三种传输模式，具有高度可移植性和模块化设计。它可运行于裸机系统，也适用于集成 RTOS 的嵌入式平台，特别适合 STM32、AVR、ARM Cortex-M 等微控制器平台。FreeModbus 提供从站和主站功能接口，便于快速集成至工业控制、自动化设备中。我们将采用 RTU 从站模式与主机进行通信，结合 UART 作为物理接口。
标准Modbus功能:
  • 支持保持寄存器读写（功能码03/06/16）
  • 支持输入寄存器读取（功能码04）
  • 支持线圈读写（功能码01/05/15）
  • 支持离散输入读取（功能码02）
系统架构
复制
  1. 应用层 (user_mb_app.c)
    

  2.     ↓
    

  3. Modbus协议栈 (mb.c, mbrtu.c等)
    

  4.     ↓  
    

  5. 移植层 (mb_port_*.c)
    

  6.     ↓
    

  7. ThreadX RTOS
    

  8.     ↓
    

  9. APM32F402硬件层


2. 环境搭建2.1 RT-Thread配置在RT-Thread配置中启用以下组件：
复制
  1. RT-Thread Components → Device Drivers → Using Serial Device Drivers
    

  2. RT-Thread Components → Device Drivers → Using Pin Device Drivers
    

  3. RT-Thread online packages → IoT - internet of things → freemodbus
52356688da6af54ac9.png
2620688da6dac18e4.png
2.2 Freemodbus软件包配置
在RT-Thread配置菜单中设置：
93630688da725ec876.png
34061688da7654847e.png
使用pkgs --update更新组件
90260688da7a476620.png
使用scons --target=mdk5更新工程
76549688da7f0bd9a5.png


3. 软件实现
生成的Keil工程如下：
22365688da83aaf868.png
board.c
复制
  1. /*
    

  2.  * Copyright (c) 2006-2022, RT-Thread Development Team
    

  3.  *
    

  4.  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
    

  5.  *
    

  6.  * Change Logs:
    

  7.  * Date           Author       Notes
    

  8.  * 2020-08-20     Abbcc        first version
    

  9.  */
    


  10. 

  11. #include "board.h"
    


  12. 

  13. void apm32_usart_init(void)
    

  14. {
    

  15.     GPIO_Config_T GPIO_ConfigStruct = {0U};
    


  16. 

  17. #ifdef BSP_USING_UART1
    

  18.     RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA);
    

  19.     RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_USART1);
    


  20. 

  21.     GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    

  22.     GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_9;
    

  23.     GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
    

  24.     GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);
    


  25. 

  26.     GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_IN_FLOATING;
    

  27.     GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_10;
    

  28.     GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
    

  29.     GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);
    

  30. #endif
    


  31. 

  32. #ifdef BSP_USING_UART2
    

  33.     RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA);
    

  34.     RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_USART2);
    


  35. 

  36.     GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    

  37.     GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_2;
    

  38.     GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
    

  39.     GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);
    


  40. 

  41.     GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_IN_FLOATING;
    

  42.     GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_3;
    

  43.     GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;
    

  44.     GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);
    

  45. #endif
    

  46. }
    


  47. 

  48. void apm32_msp_can_init(void *Instance)
    

  49. {
    

  50. #if defined(BSP_USING_CAN1) || defined(BSP_USING_CAN2)
    

  51.     GPIO_Config_T  GPIO_InitStructure;
    

  52.     CAN_T *CANx = (CAN_T *)Instance;
    


  53. 

  54.     if (CAN1 == CANx)
    

  55.     {
    

  56.         RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN1);
    


  57. 

  58.         RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);
    


  59. 

  60.         /* PB8: CAN1_RX, PB9: CAN1_TX */
    

  61.         GPIO_InitStructure.pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9;
    

  62.         GPIO_InitStructure.mode = GPIO_MODE_AF;
    

  63.         GPIO_InitStructure.otype = GPIO_OTYPE_PP;
    

  64.         GPIO_InitStructure.speed = GPIO_SPEED_100MHz;
    

  65.         GPIO_InitStructure.pupd = GPIO_PUPD_UP;
    

  66.         GPIO_Config(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    


  67. 

  68.         GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_8, GPIO_AF_CAN1);
    

  69.         GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_9, GPIO_AF_CAN1);
    

  70.     }
    

  71.     else if (CAN2 == CANx)
    

  72.     {
    

  73.         /* When using the CAN2 peripheral, the CAN1 clock must be turned on */
    

  74.         RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN1);
    

  75.         RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN2);
    


  76. 

  77.         RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);
    


  78. 

  79.         /* PB12: CAN2_RX, PB13: CAN2_TX */
    

  80.         GPIO_InitStructure.pin = GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13;
    

  81.         GPIO_InitStructure.mode = GPIO_MODE_AF;
    

  82.         GPIO_InitStructure.otype = GPIO_OTYPE_PP;
    

  83.         GPIO_InitStructure.speed = GPIO_SPEED_100MHz;
    

  84.         GPIO_InitStructure.pupd = GPIO_PUPD_UP;
    

  85.         GPIO_Config(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    


  86. 

  87.         GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_12, GPIO_AF_CAN2);
    

  88.         GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_13, GPIO_AF_CAN2);
    

  89.     }
    

  90. #endif
    

  91. }
Modbus主机轮询程序：
复制
  1. /*
    

  2.  * Copyright (c) 2006-2022, RT-Thread Development Team
    

  3.  *
    

  4.  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
    

  5.  *
    

  6.  * Change Logs:
    

  7.  * Date           Author       Notes
    

  8.  * 2019-06-21     flybreak     first version
    

  9.  */
    


  10. 

  11. #include <rtthread.h>
    


  12. 

  13. #include "mb.h"
    

  14. #include "mb_m.h"
    


  15. 

  16. #ifdef PKG_MODBUS_MASTER_SAMPLE
    

  17. #define SLAVE_ADDR      MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR
    

  18. #define PORT_NUM        MB_MASTER_USING_PORT_NUM
    

  19. #define PORT_BAUDRATE   MB_MASTER_USING_PORT_BAUDRATE
    

  20. #else
    

  21. #define SLAVE_ADDR      0x01
    

  22. #define PORT_NUM        3
    

  23. #define PORT_BAUDRATE   115200
    

  24. #endif
    

  25. #define PORT_PARITY     MB_PAR_EVEN
    


  26. 

  27. #define MB_POLL_THREAD_PRIORITY  10
    

  28. #define MB_SEND_THREAD_PRIORITY  RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 1
    


  29. 

  30. #define MB_SEND_REG_START  2
    

  31. #define MB_SEND_REG_NUM    2
    


  32. 

  33. #define MB_POLL_CYCLE_MS   500
    


  34. 

  35. static void send_thread_entry(void *parameter)
    

  36. {
    

  37.     eMBMasterReqErrCode error_code = MB_MRE_NO_ERR;
    

  38.     rt_uint16_t error_count = 0;
    

  39.     USHORT data[MB_SEND_REG_NUM] = {0};
    


  40. 

  41.     while (1)
    

  42.     {
    

  43.         /* Test Modbus Master */
    

  44.         data[0] = (USHORT)(rt_tick_get() / 10);
    

  45.         data[1] = (USHORT)(rt_tick_get() % 10);
    


  46. 

  47.         error_code = eMBMasterReqWriteMultipleHoldingRegister(SLAVE_ADDR,          /* salve address */
    

  48.                                                               MB_SEND_REG_START,   /* register start address */
    

  49.                                                               MB_SEND_REG_NUM,     /* register total number */
    

  50.                                                               data,                /* data to be written */
    

  51.                                                               RT_WAITING_FOREVER); /* timeout */
    


  52. 

  53.         /* Record the number of errors */
    

  54.         if (error_code != MB_MRE_NO_ERR)
    

  55.         {
    

  56.             error_count++;
    

  57.         }
    

  58.     }
    

  59. }
    


  60. 

  61. static void mb_master_poll(void *parameter)
    

  62. {
    

  63.     eMBMasterInit(MB_RTU, PORT_NUM, PORT_BAUDRATE, PORT_PARITY);
    

  64.     eMBMasterEnable();
    


  65. 

  66.     while (1)
    

  67.     {
    

  68.         eMBMasterPoll();
    

  69.         rt_thread_mdelay(MB_POLL_CYCLE_MS);
    

  70.     }
    

  71. }
    


  72. 

  73. static int mb_master_sample(int argc, char **argv)
    

  74. {
    

  75.     static rt_uint8_t is_init = 0;
    

  76.     rt_thread_t tid1 = RT_NULL, tid2 = RT_NULL;
    


  77. 

  78.     if (is_init > 0)
    

  79.     {
    

  80.         rt_kprintf("sample is running\n");
    

  81.         return -RT_ERROR;
    

  82.     }
    

  83.     tid1 = rt_thread_create("md_m_poll", mb_master_poll, RT_NULL, 512, MB_POLL_THREAD_PRIORITY, 10);
    

  84.     if (tid1 != RT_NULL)
    

  85.     {
    

  86.         rt_thread_startup(tid1);
    

  87.     }
    

  88.     else
    

  89.     {
    

  90.         goto __exit;
    

  91.     }
    


  92. 

  93.     tid2 = rt_thread_create("md_m_send", send_thread_entry, RT_NULL, 512, MB_SEND_THREAD_PRIORITY - 2, 10);
    

  94.     if (tid2 != RT_NULL)
    

  95.     {
    

  96.         rt_thread_startup(tid2);
    

  97.     }
    

  98.     else
    

  99.     {
    

  100.         goto __exit;
    

  101.     }
    


  102. 

  103.     is_init = 1;
    

  104.     return RT_EOK;
    


  105. 

  106. __exit:
    

  107.     if (tid1)
    

  108.         rt_thread_delete(tid1);
    

  109.     if (tid2)
    

  110.         rt_thread_delete(tid2);
    


  111. 

  112.     return -RT_ERROR;
    

  113. }
    

  114. MSH_CMD_EXPORT(mb_master_sample, run a modbus master sample);
编译下载程序，在rt-thread的finsh命令中运行mb_master_sample程序
8835688da91760041.png

4. 使用Modbus Slave进行测试
4.1 Modbus Slave设置
  • 下载并安装Modbus Slave工具
  • 配置串口参数：
    • 端口：选择对应的COM口
    • 波特率：115200
    • 数据位：8
    • 停止位：1
    • 校验位：None
    • 从站地址：1

93560688da9bc359ee.png
4.2 Modbus Slave测试
可以对保持寄存器进行读取和设置
11973688daa8ec18c3.png

5. 总结
本文介绍了在Geehy APM32F402R Micro-EVB开发板上基于RT-Thread和Freemodbus实现Modbus主机的过程：
  • 掌握RT-Thread下Freemodbus的配置和使用
  • 理解Modbus主机的工作原理和实现方法
  • 学会使用Modbus Slave工具进行通信测试
  • 具备扩展更多Modbus功能的能力


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逆鳞风暴 发表于 2025-8-4 14:54 | 显示全部楼层
这个测评很详细，学习了如何在APM32F402R上实现Modbus主机功能，感谢分享！
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聪聪哥哥 发表于 2025-8-12 16:56 | 显示全部楼层
老哥　，这个代码能否分享一下呢？
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