/**********************************************************************************************************
* 文 件: modbus_rtu_slave.c
* 版 本: v1.0.0
* 编 写:
* 说 明: modbus从站协议
* 版 本:
* Copyright (C), 2021-2031 xxxx
*********************************************************************************************************/
#include "at32f4xx.h"
#include "modbus_rtu.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "queue.h"
uint16_t RTU_M_buf[RTU_M_BUF_SIZE]; // 位寄存器区
uint16_t RTU_D_buf[RTU_D_BUF_SIZE]; // 字寄存器区
extern void modbus_rtu_01H( void );
extern void modbus_rtu_05H( void );
extern void modbus_rtu_03H( void );
extern void modbus_rtu_06H( void );
extern void modbus_rtu_10H( void );
extern void rs485_dma_tx( uint8_t len );
extern void error_back( uint8_t func, uint8_t type );
/*******************************************************************************
* 16位CRC检验表，低位在前，高位在后
*
*
******************************************************************************/
/* 高位表 */
uint8_t const auchCRCHi[256] =
{
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,
0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40
};
/* 低位表 */
uint8_t const auchCRCLo[256] =
{
0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,
0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,
0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,
0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,
0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,
0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,
0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,
0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,
0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,
0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,
0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,
0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,
0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,
0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,
0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,
0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,
0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,
0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40
};
/**************************************************************************************************
* brief 16位CRC校验函数,查表法
* param
* note
*************************************************************************************************/
uint16_t CRC16_calc( uint8_t *puchMsg, uint8_t usDataLen )
{
uint8_t uchCRCHi = 0xFF ;
uint8_t uchCRCLo = 0xFF ;
uint16_t uIndex ;
while( usDataLen-- )
{
uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsg++ ;
uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex] ;
uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] ;
}
return ( ( uint16_t )( uchCRCLo ) << 8 | uchCRCHi ) ;
}
/*
关于 Modbus 各地址的说明
--------------------------------------------------------------------------------
EasyBuilder Pro 中 Modbus 协议的地址类型为 0x、1x、3x、4x、5x、6x，还有 3x_Bit、4x_Bit 、6x_Bit 等等，下面将分别说明这些地址类型在 Modbus 协议中支持的功能码。
地址类型 描述
0x 是个可读可写的地址类型，相当于操作设备的输出点。该地址类型读位状态时的功能码为 01H，写位状态时的功能码为 05H。写多个位寄存器时的功能码为 0fH。
1x 是个只读的地址类型，相当于读设备的输入点。读位状态时的功能码为 02H。
3x 是个只读的地址类型，相当于读设备的只读数据寄存器。读数据时的功能码为 04H。
4x 是个可读可写的地址类型，相当于操作设备的数据寄存器。当读数据时的功能码为 03H，当写数据时的功能码为 10H。
5x 该地址类型与 4x 属性是一样的。即读写的功能码完全一样。不同之处在于，当为双字时，若 32_bit unsigned 格式的数据，使用 5x 和 4x 两种地址类型分别读取数据时，
高字和低字的位置是颠倒的。若使用 4x 地址类型读到的数据是 0x1234，则使用 5x 地址类型读取的数据即为 0x3412。
6x 是一个可读可写的地址类型，读数据时的功能码也是 03H，与 4x 不同之处在于写数据时的功能码为 06H，即写单个寄存器的数据。
3x_Bit 该地址类型支持的功能码与 3x 地址类型完全一致，不同之处在于 3x 是读数据，而 3x_Bit 是读数据中的某一个 bit 的状态。
4x_Bit 该地址类型支持的功能码与 4x 地址类型完全一致，不同之处在于 4x 是读数据，而 4x_Bit 是读数据中的某一个 bit 的状态。
6x_Bit 该地址类型支持的功能码与 6x 地址类型完全一致，不同之处在于 6x 是读数据，而 6x_Bit 是读数据中的某一个 bit 的状态。
*/
/**************************************************************************************************
* brief MODBUS功能码处理
* param
* note 目前只能识别01，03，05，06功能码，而且只能挂载单台
* note 在uart 接收字符间隔超3.5字符的定时器中断中调用
**************************************************************************************************/
void modbus_rtu_analyze( void )
{
uint16_t crc_val = 0;
#if 0
uint8_t i = 0;
uint8_t rece_byte = 8;
while( Queue_Out( &sQueUart, &UartR_buf[i++] ) )
{
rece_byte++;
}
#endif
if( Uart_dma_rxbyte < 8 ) return; /* 有效报文的字节数量最少是8个字节 */
if( UartR_buf[0] == 0x01 ) /* 站号，本站0x01 */
{
/* 接收到的CRC校验码，低字节在前，高字节在后 */
crc_val = ( UartR_buf[Uart_dma_rxbyte - 1] << 8 ) | UartR_buf[Uart_dma_rxbyte - 2];
/* CRC 校验正确 */
if( crc_val == CRC16_calc( UartR_buf, Uart_dma_rxbyte - 2 ) )
{
modbus_rtu_01H();
modbus_rtu_05H();
modbus_rtu_03H();
modbus_rtu_06H();
modbus_rtu_10H();
}
else /* 返回校验错误代码 */
{
error_back( UartR_buf[1], 0x08 );
}
}
}
/**************************************************************************************************
* brief ： 01功能码，
* param ：
* note ： 位读取，HMI的地址类型0x
**************************************************************************************************/
void modbus_rtu_01H( void )
{
/* 协议
主机发送:
rbuf[0] 01 从机地址
rbuf[1] 01 功能码
rbuf[2] xx 寄存器起始地址高字节
rbuf[3] xx 寄存器起始地址低字节
rbuf[4] xx 寄存器数量高字节
rbuf[5] xx 寄存器数量低字节
rbuf[6] xx CRC校验低字节
rbuf[7] xx CRC校验高字节
从机应答:
tbuf[1] 01 从机地址
tbuf[2] 01 功能码
tbuf[3] xx 返回字节数
tbuf[4] xx 数据1
tbuf[5] xx 数据2
tbuf[6] xx 数据3
tbuf[7] xx 数据4
tbuf[8] xx 数据5
tbuf[9] xx CRC校验高字节
tbuf[10] xx CRC校验低字节
*/
uint16_t i, j;
uint16_t bit_base;
uint16_t bit_addr;
uint16_t bit_len;
uint8_t bit_baseH, bit_baseL;
uint8_t bit_lenH, bit_lenL;
uint8_t bit_Val;
uint16_t crc_val;
if( UartR_buf[1] == 0x01 )
{
bit_baseH = UartR_buf[2]; /* 位首址高字节 */
bit_baseL = UartR_buf[3]; /* 位首址低字节 */
bit_lenH = UartR_buf[4]; /* 位长高字节 */
bit_lenL = UartR_buf[5]; /* 位长低字节 */
bit_base = ( bit_baseH << 8 ) + bit_baseL; /* 位首址，16位 */
bit_len = ( bit_lenH << 8 ) + bit_lenL; /* 位长，16位 */
if( ( bit_base + bit_len ) >= RTU_M_BUF_SIZE * 16 ) /* 位地址超出范围 */
{
// errorsend( 0x01, 0x02 ); /* */
return;
}
UartT_buf[0] = UartR_buf[0]; /* 站号 */
UartT_buf[1] = UartR_buf[1]; /* 功能码 */
UartT_buf[2] = ( bit_len / 8 ) + ( ( bit_len % 8 ) != 0 ); /* 要返回的字节数, 不能整除8的时候要多返回一个字节 */
for( i = 0; i < UartT_buf[2]; i++ )
{
UartT_buf[ 3 + i ] = 0; /* 先清零复位 */
for( j = 0; j < 8; j++ ) /* 每8个位状态组成一个字节返回 */
{
/* RTU_M_buf[] 为16位数组，取8个位状态组成一个字节，算法：位在数组中的单元地址 = 位地址/16， 在16位数据的位 = 位地址 %16 */
bit_addr = bit_base + i * 8 + j;
bit_Val = ( uint8_t )( RTU_M_buf[ bit_addr / 16 ] >> ( bit_addr % 16 ) ) & 0x01;
UartT_buf[ 3 + i ] |= bit_Val << j; /* 位读取顺序，低位在前，高位在后；位排列顺序，MSB..LSB */
}
}
crc_val = CRC16_calc( UartT_buf, UartT_buf[2] + 3 ); /* CRC校验 */
UartT_buf[3 + UartT_buf[2] ] = ( uint8_t )( crc_val ); /* CRC低字节 */
UartT_buf[4 + UartT_buf[2] ] = ( uint8_t )( crc_val >> 8 ); /* CRC高字节 */
rs485_dma_tx( UartT_buf[2] + 5 );
}
}
/**************************************************************************************************
* brief 05功能码
* param
* note 写单个位状态，HMI的地址类型0x
**************************************************************************************************/
void modbus_rtu_05H( void )
{
uint16_t crc_val, bit_addr;
if( UartR_buf[1] == 0x05 )
{
bit_addr = UartR_buf[2] << 8 | UartR_buf[3]; /* 位地址 */
if( UartR_buf[4] == 0xff ) /* 强制ON */
{
RTU_M_buf[bit_addr / 16] |= 0x0001 << ( bit_addr % 16 );
}
else /* 强制OFF */
{
RTU_M_buf[bit_addr / 16] &= ~( 0x0001 << ( bit_addr % 16 ) );
}
UartT_buf[0] = UartR_buf[0]; /* 站号 */
UartT_buf[1] = UartR_buf[1]; /* 功能码 */
UartT_buf[2] = UartR_buf[2]; /* 起始地址高字节 */
UartT_buf[3] = UartR_buf[3]; /* 起始地址低字节 */
UartT_buf[4] = UartR_buf[4]; /* 返回状态高字节 */
UartT_buf[5] = UartR_buf[5]; /* 返回状态低字节 */
crc_val = CRC16_calc( UartT_buf, 6 ); /* 校验 */
UartT_buf[6] = ( uint8_t )( crc_val ); /* 校验低位 */
UartT_buf[7] = ( uint8_t )( crc_val >> 8 ); /* 校验高位 */
rs485_dma_tx( 8 ); /* 发送返回 */
}
}
/**************************************************************************************************
* brief 03功能码
* param
* note 读取多个寄存器，HMI的地址类型6x、4x
* note 读取16位字寄存器区RTU_D_buf
**************************************************************************************************/
void modbus_rtu_03H( void )
{
uint16_t i = 0, idx = 0;
uint16_t reg_base, len_words, len_byte;
uint16_t crc_val;
if( UartR_buf[1] == 0x03 )
{
reg_base = ( UartR_buf[2] << 8 ) | UartR_buf[3]; /* 寄存器地址 */
len_words = ( UartR_buf[4] << 8 ) | UartR_buf[5]; /* 读取的字长 */
len_byte = len_words * 2; /* 字节数 */
UartT_buf[idx++] = UartR_buf[0]; /* 站号 */
UartT_buf[idx++] = UartR_buf[1]; /* 功能码 */
UartT_buf[idx++] = ( uint8_t )( len_words * 2 ); /* 字节数 */
for( i = 0; i < len_words; i++ ) /* 发送相应字节 */
{
UartT_buf[idx++] = ( uint8_t )( RTU_D_buf[reg_base + i] >> 8 ); /* 数据高字节 */
UartT_buf[idx++] = ( uint8_t )( RTU_D_buf[reg_base + i] ); /* 数据低字节 */
}
len_byte = idx;
crc_val = CRC16_calc( UartT_buf, len_byte ); /* 校验 */
UartT_buf[idx++] = ( uint8_t )( crc_val ); /* 校验低位 */
UartT_buf[idx++] = ( uint8_t )( crc_val >> 8 ); /* 校验高位 */
len_byte = idx;
rs485_dma_tx( len_byte ); /* 返回 */
}
}
/**************************************************************************************************
* brief 06功能码
* param
* note 写单个寄存器，HMI的地址类型6x
**************************************************************************************************/
void modbus_rtu_06H( void )
{
uint16_t reg_addr, reg_val, crc_val;
if( UartR_buf[1] == 0x06 ) /* 功能码 */
{
reg_addr = ( UartR_buf[2] << 8 ) | UartR_buf[3]; /* 写入地址 */
reg_val = ( UartR_buf[4] << 8 ) | UartR_buf[5]; /* 寄存器值 */
RTU_D_buf[reg_addr] = reg_val; /* 存入字寄存器区 */
UartT_buf[0] = UartR_buf[0]; /* 站号 */
UartT_buf[1] = UartR_buf[1]; /* 功能码 */
UartT_buf[2] = UartR_buf[2]; /* 寄存器地址高字节 */
UartT_buf[3] = UartR_buf[3]; /* 寄存器地址低字节 */
UartT_buf[4] = UartR_buf[4]; /* 数据高字节 */
UartT_buf[5] = UartR_buf[5]; /* 数据低字节 */
crc_val = CRC16_calc( UartT_buf, 6 ); /* 校验 */
UartT_buf[6] = ( uint8_t )( crc_val ); /* 校验低位 */
UartT_buf[7] = ( uint8_t )( crc_val >> 8 ); /* 校验高位 */
rs485_dma_tx( 8 ); /* 返回 */
}
}
/**************************************************************************************************
* brief 10H功能码
* param
* note 写多个寄存器， HMI的地址类型4x
**************************************************************************************************/
void modbus_rtu_10H( void )
{
uint16_t reg_base;
uint16_t reg_num;
uint16_t crc_val, i;
uint8_t w_bytes;
if( UartR_buf[1] == 0x10 )
{
reg_base = ( UartR_buf[2] << 8 ) + UartR_buf[3]; /* 要写入的起始地址 */
reg_num = ( UartR_buf[4] << 8 ) + UartR_buf[5]; /* 寄存器数量 */
w_bytes = UartR_buf[6]; /* 要写的字节数量 */
for( i = 0; i < ( w_bytes / 2 ); i++ ) /* 将值写入寄存器 */
{
RTU_D_buf[reg_base + i] = ( UartR_buf[7 + i * 2] << 8 ) + UartR_buf[8 + i * 2];
}
UartT_buf[0] = UartR_buf[0]; /* 站号 */
UartT_buf[1] = UartR_buf[1]; /* 功能码 */
UartT_buf[2] = UartR_buf[2]; /* 返回地址高位 */
UartT_buf[3] = UartR_buf[3]; /* 返回地址低位 */
UartT_buf[4] = UartR_buf[4];
UartT_buf[5] = UartR_buf[5];
crc_val = CRC16_calc( UartT_buf, 6 ); /* CRC校验 */
UartT_buf[6] = ( uint8_t )( crc_val ); /* CRC低字节 */
UartT_buf[7] = ( uint8_t )( crc_val >> 8 ); /* CRC高字节 */
rs485_dma_tx( 8 );
}
}
#if 1
/*错误返回*/
void error_back( uint8_t func, uint8_t type )
{
uint16_t crc_val;
UartT_buf[0] = 0x01; /* 返回站号 */
switch( type )
{
case 0x08:
UartT_buf[1] = 0x80 + func; /* 返回错误功能码 */
UartT_buf[2] = 0x08; /* 返回错误代码，08：CRC校验错误 */
break;
case 0x01:
UartT_buf[1] = 0x80 + func; /* 返回错误功能码 */
UartT_buf[2] = 0x01; /* 返回错误代码，01：功能码错误 */
break;
case 0x02:
UartT_buf[1] = 0x80 + func; /* 返回错误功能码 */
UartT_buf[2] = 0x02; /* 返回错误代码，02：地址错误 */
break;
case 0x03:
UartT_buf[1] = 0x80 + func; /* 返回错误功能码 */
UartT_buf[2] = 0x03; /* 返回错误代码，03：数据错误 */
break;
case 0x04:
UartT_buf[1] = 0x80 + func; /* 返回错误功能码 */
UartT_buf[2] = 0x04; /* 返回错误代码，04：不支持的功能码 */
break;
}
crc_val = CRC16_calc( UartT_buf, 3 ); /* CRC校验 */
UartT_buf[3] = (uint8_t)(crc_val); /* 校验低字节 */
UartT_buf[4] = (uint8_t)(crc_val>>8); /* 校验高字节 */
rs485_dma_tx(5);
}
#endif
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