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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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hbzjt2011|  楼主 | 2025-8-2 14:07 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |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
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应用层 (user_mb_app.c)

    ↓

Modbus协议栈 (mb.c, mbrtu.c等)

    ↓  

移植层 (mb_port_*.c)

    ↓

ThreadX RTOS

    ↓

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：
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RT-Thread Components → Device Drivers → Using Serial Device Drivers

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

RT-Thread online packages → IoT - internet of things → freemodbus


2.2 Freemodbus软件包配置
在RT-Thread配置菜单中设置：
使用pkgs --update更新组件
使用scons --target=mdk5更新工程


3. 软件实现
生成的Keil工程如下：

board.c
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/*

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

 *

 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0

 *

 * Change Logs:

 * Date           Author       Notes

 * 2020-08-20     Abbcc        first version

 */



#include "board.h"



void apm32_usart_init(void)

{

    GPIO_Config_T GPIO_ConfigStruct = {0U};



#ifdef BSP_USING_UART1

    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA);

    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_USART1);



    GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_PP;

    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_9;

    GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;

    GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);



    GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_IN_FLOATING;

    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_10;

    GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;

    GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);

#endif



#ifdef BSP_USING_UART2

    RCM_EnableAPB2PeriphClock(RCM_APB2_PERIPH_GPIOA);

    RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_USART2);



    GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_AF_PP;

    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_2;

    GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;

    GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);



    GPIO_ConfigStruct.mode = GPIO_MODE_IN_FLOATING;

    GPIO_ConfigStruct.pin = GPIO_PIN_3;

    GPIO_ConfigStruct.speed = GPIO_SPEED_50MHz;

    GPIO_Config(GPIOA, &GPIO_ConfigStruct);

#endif

}



void apm32_msp_can_init(void *Instance)

{

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

    GPIO_Config_T  GPIO_InitStructure;

    CAN_T *CANx = (CAN_T *)Instance;



    if (CAN1 == CANx)

    {

        RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN1);



        RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);



        /* PB8: CAN1_RX, PB9: CAN1_TX */

        GPIO_InitStructure.pin = GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9;

        GPIO_InitStructure.mode = GPIO_MODE_AF;

        GPIO_InitStructure.otype = GPIO_OTYPE_PP;

        GPIO_InitStructure.speed = GPIO_SPEED_100MHz;

        GPIO_InitStructure.pupd = GPIO_PUPD_UP;

        GPIO_Config(GPIOB, &GPIO_InitStructure);



        GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_8, GPIO_AF_CAN1);

        GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_9, GPIO_AF_CAN1);

    }

    else if (CAN2 == CANx)

    {

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

        RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN1);

        RCM_EnableAPB1PeriphClock(RCM_APB1_PERIPH_CAN2);



        RCM_EnableAHB1PeriphClock(RCM_AHB1_PERIPH_GPIOB);



        /* PB12: CAN2_RX, PB13: CAN2_TX */

        GPIO_InitStructure.pin = GPIO_PIN_12 | GPIO_PIN_13;

        GPIO_InitStructure.mode = GPIO_MODE_AF;

        GPIO_InitStructure.otype = GPIO_OTYPE_PP;

        GPIO_InitStructure.speed = GPIO_SPEED_100MHz;

        GPIO_InitStructure.pupd = GPIO_PUPD_UP;

        GPIO_Config(GPIOB, &GPIO_InitStructure);



        GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_12, GPIO_AF_CAN2);

        GPIO_ConfigPinAF(GPIOB, GPIO_PIN_SOURCE_13, GPIO_AF_CAN2);

    }

#endif

}
Modbus主机轮询程序：
复制
/*

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

 *

 * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0

 *

 * Change Logs:

 * Date           Author       Notes

 * 2019-06-21     flybreak     first version

 */



#include <rtthread.h>



#include "mb.h"

#include "mb_m.h"



#ifdef PKG_MODBUS_MASTER_SAMPLE

#define SLAVE_ADDR      MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR

#define PORT_NUM        MB_MASTER_USING_PORT_NUM

#define PORT_BAUDRATE   MB_MASTER_USING_PORT_BAUDRATE

#else

#define SLAVE_ADDR      0x01

#define PORT_NUM        3

#define PORT_BAUDRATE   115200

#endif

#define PORT_PARITY     MB_PAR_EVEN



#define MB_POLL_THREAD_PRIORITY  10

#define MB_SEND_THREAD_PRIORITY  RT_THREAD_PRIORITY_MAX - 1



#define MB_SEND_REG_START  2

#define MB_SEND_REG_NUM    2



#define MB_POLL_CYCLE_MS   500



static void send_thread_entry(void *parameter)

{

    eMBMasterReqErrCode error_code = MB_MRE_NO_ERR;

    rt_uint16_t error_count = 0;

    USHORT data[MB_SEND_REG_NUM] = {0};



    while (1)

    {

        /* Test Modbus Master */

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

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



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

                                                              MB_SEND_REG_START,   /* register start address */

                                                              MB_SEND_REG_NUM,     /* register total number */

                                                              data,                /* data to be written */

                                                              RT_WAITING_FOREVER); /* timeout */



        /* Record the number of errors */

        if (error_code != MB_MRE_NO_ERR)

        {

            error_count++;

        }

    }

}



static void mb_master_poll(void *parameter)

{

    eMBMasterInit(MB_RTU, PORT_NUM, PORT_BAUDRATE, PORT_PARITY);

    eMBMasterEnable();



    while (1)

    {

        eMBMasterPoll();

        rt_thread_mdelay(MB_POLL_CYCLE_MS);

    }

}



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

{

    static rt_uint8_t is_init = 0;

    rt_thread_t tid1 = RT_NULL, tid2 = RT_NULL;



    if (is_init > 0)

    {

        rt_kprintf("sample is running\n");

        return -RT_ERROR;

    }

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

    if (tid1 != RT_NULL)

    {

        rt_thread_startup(tid1);

    }

    else

    {

        goto __exit;

    }



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

    if (tid2 != RT_NULL)

    {

        rt_thread_startup(tid2);

    }

    else

    {

        goto __exit;

    }



    is_init = 1;

    return RT_EOK;



__exit:

    if (tid1)

        rt_thread_delete(tid1);

    if (tid2)

        rt_thread_delete(tid2);



    return -RT_ERROR;

}

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


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


4.2 Modbus Slave测试
可以对保持寄存器进行读取和设置


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


本主题由 Gfan 于 2025-8-4 13:27 限时高亮

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