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基于STM32F767通过STM32CubeMX实现ModbusTCP

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wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:47 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
文件解析

按照一下方式加入文件(大神可按自己的习惯操作)


文件导入后不要忘记加入相应头文件:点击魔法棒 > 进入C/C++选项卡,点击Include Paths后的 … 按钮,将下图的Modbus相关目录加入


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沙发
wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:48 | 只看该作者
接收到的数据位置解析
本次主要讲读保持寄存器功能,所以主要解释的文件为上图middlewares/Modbus目录下的mbfuncholding.c文件,以下附上该文件代码

/* ----------------------- System includes ----------------------------------*/
#include "stdlib.h"
#include "string.h"

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "port.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbframe.h"
#include "mbproto.h"
#include "mbconfig.h"

/* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/
#define MB_PDU_FUNC_READ_ADDR_OFF               ( MB_PDU_DATA_OFF + 0)
#define MB_PDU_FUNC_READ_REGCNT_OFF             ( MB_PDU_DATA_OFF + 2 )
#define MB_PDU_FUNC_READ_SIZE                   ( 4 )
#define MB_PDU_FUNC_READ_REGCNT_MAX             ( 0x007D )

#define MB_PDU_FUNC_WRITE_ADDR_OFF              ( MB_PDU_DATA_OFF + 0)
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_VALUE_OFF             ( MB_PDU_DATA_OFF + 2 )
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_SIZE                  ( 4 )

#define MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_ADDR_OFF          ( MB_PDU_DATA_OFF + 0 )
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_REGCNT_OFF        ( MB_PDU_DATA_OFF + 2 )
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_BYTECNT_OFF       ( MB_PDU_DATA_OFF + 4 )
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_VALUES_OFF        ( MB_PDU_DATA_OFF + 5 )
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_SIZE_MIN          ( 5 )
#define MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_REGCNT_MAX        ( 0x0078 )

#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_READ_ADDR_OFF     ( MB_PDU_DATA_OFF + 0 )
#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_READ_REGCNT_OFF   ( MB_PDU_DATA_OFF + 2 )
#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_WRITE_ADDR_OFF    ( MB_PDU_DATA_OFF + 4 )
#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_WRITE_REGCNT_OFF  ( MB_PDU_DATA_OFF + 6 )
#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_BYTECNT_OFF       ( MB_PDU_DATA_OFF + 8 )
#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_WRITE_VALUES_OFF  ( MB_PDU_DATA_OFF + 9 )
#define MB_PDU_FUNC_READWRITE_SIZE_MIN          ( 9 )

/* ----------------------- Static functions ---------------------------------*/
eMBException    prveMBError2Exception( eMBErrorCode eErrorCode );

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/



以上为ModbusTCP关于操作保持寄存器对收到代码的对应位置的代码作用记录;

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板凳
wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:48 | 只看该作者
写一位保持寄存器
#if MB_FUNC_WRITE_HOLDING_ENABLED > 0

eMBException
eMBFuncWriteHoldingRegister( UCHAR * pucFrame, USHORT * usLen )
{
    USHORT          usRegAddress;
    eMBException    eStatus = MB_EX_NONE;
    eMBErrorCode    eRegStatus;

    if( *usLen == ( MB_PDU_FUNC_WRITE_SIZE + MB_PDU_SIZE_MIN ) )
    {
        usRegAddress = ( USHORT )( pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_ADDR_OFF] << 8 );
        usRegAddress |= ( USHORT )( pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_ADDR_OFF + 1] );
        usRegAddress++;

        /* Make callback to update the value. */
        eRegStatus = eMBRegHoldingCB( &pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_VALUE_OFF],
                                      usRegAddress, 1, MB_REG_WRITE );

        /* If an error occured convert it into a Modbus exception. */
        if( eRegStatus != MB_ENOERR )
        {
            eStatus = prveMBError2Exception( eRegStatus );
        }
    }
    else
    {
        /* Can't be a valid request because the length is incorrect. */
        eStatus = MB_EX_ILLEGAL_DATA_VALUE;
    }
    return eStatus;
}
#endif

该段是写一位保持寄存器的具体代码;

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地板
wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:48 | 只看该作者
写多位保持寄存器代码
#if MB_FUNC_WRITE_MULTIPLE_HOLDING_ENABLED > 0
eMBException
eMBFuncWriteMultipleHoldingRegister( UCHAR * pucFrame, USHORT * usLen )
{
    USHORT          usRegAddress;
    USHORT          usRegCount;
    UCHAR           ucRegByteCount;

    eMBException    eStatus = MB_EX_NONE;
    eMBErrorCode    eRegStatus;

    if( *usLen >= ( MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_SIZE_MIN + MB_PDU_SIZE_MIN ) )
    {
        usRegAddress = ( USHORT )( pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_ADDR_OFF] << 8 );
        usRegAddress |= ( USHORT )( pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_ADDR_OFF + 1] );
        usRegAddress++;

        usRegCount = ( USHORT )( pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_REGCNT_OFF] << 8 );
        usRegCount |= ( USHORT )( pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_REGCNT_OFF + 1] );

        ucRegByteCount = pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_BYTECNT_OFF];

        if( ( usRegCount >= 1 ) &&
            ( usRegCount <= MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_REGCNT_MAX ) &&
            ( ucRegByteCount == ( UCHAR ) ( 2 * usRegCount ) ) )
        {
            /* Make callback to update the register values. */
            eRegStatus =
                eMBRegHoldingCB( &pucFrame[MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_VALUES_OFF],
                                 usRegAddress, usRegCount, MB_REG_WRITE );

            /* If an error occured convert it into a Modbus exception. */
            if( eRegStatus != MB_ENOERR )
            {
                eStatus = prveMBError2Exception( eRegStatus );
            }
            else
            {
                /* The response contains the function code, the starting
                 * address and the quantity of registers. We reuse the
                 * old values in the buffer because they are still valid.
                 */
                *usLen = MB_PDU_FUNC_WRITE_MUL_BYTECNT_OFF;
            }
        }
        else
        {
            eStatus = MB_EX_ILLEGAL_DATA_VALUE;
        }
    }
    else
    {
        /* Can't be a valid request because the length is incorrect. */
        eStatus = MB_EX_ILLEGAL_DATA_VALUE;
    }
    return eStatus;
}
#endif


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wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:49 | 只看该作者
TCP服务器建立
由于ModbusTCP是以TCP协议为基础的Modbus协议,所以接收到的数据是以TCP协议包内嵌Modbus协议包来完成的,所以就需要对包进行分层解析,首先解析了TCP层相应数据后再解析Modbus层数据,所以首先我们的代码中会有一段建立TCP服务器的代码,其代码在middlewares/Modbus/port目录下的porttcp.c文件,代码如下

xMBTCPPortInit( USHORT usTCPPort )
{
    struct tcp_pcb *pxPCBListenNew, *pxPCBListenOld;
    BOOL            bOkay = FALSE;
    USHORT          usPort;

    if( usTCPPort == 0 )
    {
        usPort = MB_TCP_DEFAULT_PORT;
    }
    else
    {
        usPort = ( USHORT ) usTCPPort;
    }

    if( ( pxPCBListenNew = pxPCBListenOld = tcp_new(  ) ) == NULL )        //建立TCP服务器
    {
        /* Can't create TCP socket. */
        bOkay = FALSE;
    }
    else if( tcp_bind( pxPCBListenNew, IP_ADDR_ANY, ( u16_t ) usPort ) != ERR_OK )//TCP服务器建立成功后进入监听状态
    {
        /* Bind failed - Maybe illegal port value or in use. */
        ( void )tcp_close( pxPCBListenOld );
        bOkay = FALSE;
    }
    else if( ( pxPCBListenNew = tcp_listen( pxPCBListenNew ) ) == NULL )
    {
        ( void )tcp_close( pxPCBListenOld );
        bOkay = FALSE;
    }
    else
    {
        /* Register callback function for new clients. */
        tcp_accept( pxPCBListenNew, prvxMBTCPPortAccept );

        /* Everything okay. Set global variable. */
        pxPCBListen = pxPCBListenNew;

#ifdef MB_TCP_DEBUG
        vMBPortLog( MB_LOG_DEBUG, "MBTCP-ACCEPT", "Protocol stack ready.\r\n" );
#endif
    }
    bOkay = TRUE;
    return bOkay;
}


以上代码为TCP服务器的建立过程,ModbusTCP默认端口为502端口,此处无需更改;

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wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:49 | 只看该作者
本帖最后由 wakayi 于 2021-8-4 16:51 编辑

收到数据需要做出的动作
以上讲述了ModbusTCP从建立TCP服务器到对收到的代码进行解析的过程,接下来就要进行收到数据的操作过程,其代码位于middlewares/Modbus目录下的modbusCB.c文件中,代码如下

uint16_t DB_R[88];                        //保持寄存器数值存储空间
uint16_t DB_C[88];                        //线圈寄存器数值存储空间
uint16_t DB_I[88];                        //输入流数值存储空间
uint16_t DB_D[88];                        //离散量数值存储空间
eMBErrorCode
eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode )
{
        eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
        static uint8_t flag = 0;
        int i=0;
        flag ^= 1;
        /*the following code is just for the testing the function of reading register        */
        /**********************************读保持寄存器************************************/
        if(eMode==MB_REG_READ)
        {
                DB_R[0]=0x1001;
                DB_R[1]=0x2001;
                DB_R[2]=0x3001;
                DB_R[3]=0x4001;
                for(i=0;i<usNRegs;i++)
                        {
                                *pucRegBuffer=DB_R[i+usAddress-1]>>8;
                                pucRegBuffer++;
                                *pucRegBuffer=DB_R[i+usAddress-1]&0xff;
                                pucRegBuffer++;
                        }
        }
        /***************************************GAS********************************************/
        /*********************************写保持寄存器*************************************/
        if(eMode==MB_REG_WRITE)
        {
                for(i=0;i<usNRegs;i++)
                        {
                                DB_R[i+usAddress-1]=*pucRegBuffer>>8;
                                pucRegBuffer++;
                                DB_R[i+usAddress-1]=*pucRegBuffer&0xff;
                                pucRegBuffer++;
                        }
        }
        /**************************************GAS*****************************************/
    return eStatus;
}


上述代码主要功能在读写保持寄存器,开辟了4个存储空间用于存放保持寄存器数值、线圈寄存器数值、输入量数值和离散量数值,为测试通讯正常,我提前将数值写入保持寄存器数值存储空间的0~3空间分别写入值,方便读取

在上述操作完成后,在主函数中加入:


eMBTCPInit( 0 );        eMBEnable();

之后再主函数的主循环加入:


eMBPoll();

即可不断运行Modbus的数据操作。




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wakayi|  楼主 | 2021-8-4 16:52 | 只看该作者
测试部分
在上述文件导入工程后编译下载到开发板,用网线连接开发版和计算机。在计算机下载安装ModbusTool工具(可在GITHUB上搜索下载),该代码实现的时从站(服务器)功能,所以打开ModbusTool工具的MBMaster (Active),在确保可以ping通开发板的情况下按照下图所示设置,IP写为开发板地址,设置完成后点击Connect,在下方黑框提示连接成功即可;若链接失败,检查网络情况或重启开发板;


完成连接后点击Read holding即可在0~3所在空格读取到之前设置在DB_R数组中的值,如图


完成以上操作后说明ModbusTCP协议已打通,也可以读取到Modbus数据,接下来的工作就是通过接收到的数据控制硬件动作,由大家自由发挥,希望大家能多多指点。


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