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基于MSPM0L1306的MODBUS-RTU协议通讯实验

eshun5657

菜鸟

2025-02-20 16:35:10 被打赏 50 分(兑奖) 打赏

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一、试验介绍

1. 目的：利用485模块进行中间转发，测试MSPM0L1306的MODBUS通讯功能，该功能基于TTL硬件层协议编写；

2. 过程：MSPM0L1306采用双串口内部通讯方式做外部转接，程序部分结合CDSN网站及育某视频代码，参考TORRI YANGd的计时器部分，完成软件MODBUS协议软件层协议的编写；

3. 代码编写：MODBUS协议部分围绕基本的解码、打包功能、CRC校验功能进行编写，未做其他处理，如设备地址校验等未做处理。

二、硬件材料及验证

1. 基本材料

开发板：MSPM0L1306；（厂商：德州仪器；）

转接模块：TTL转485模块2个；（厂商：国星电子；型号：SN75176）

IMU模块：基于485的MODBUS通讯IMU模块；（厂商：广运电子；型号：GY-485-6DOF）

导线部分：杜邦闲若干；

2. 接线方式

新建 PPTX 演示文稿_01(1).png

其中MSPM0L1306的串口收发口分别是：

UART0（接PC端485转接模块）：PA23（TX）-PA22（RX）；

UART1（接IMU端485转接模块）：PA10（TX）-PA13（RX）；

3. 验证软件

A. 串口调试助手（野人家园V5.0.3.16 免费版）

串口调试助手.png

B. MODBUS调试精灵（）

MODBUS精灵.png

4. 程序流程图

流程图.png

三、软件代码部分

#include "ti_msp_dl_config.h"

#include <stdint.h>

#include<modbus.h>

#define Buffer_SIZE 8

uint8_t length;

unsigned char txBuffer[Buffer_SIZE];

unsigned char rxBuffer[Buffer_SIZE];//unsigned char数组声明并初始化，所有元素赋值为0，防止后边调用后，数值被覆盖；

void sendString_UART0(char txBuffer,int length);

void sendString_UART1(char txBuffer,int length);

//Modbus初始化

uint8_t ModbusInit(void);

//打包数据

uint8_t ModbusPackData(stc_modbus *pstcModbus);

//解析数据

uint8_t ModbusParseData(stc_modbus *pstcModbus);

//CRC查表法计算

uint16_t CRC16table(uint8_t *ptr, uint16_t len);

stc_modbus pstcModbus;//把stc_modbus重命名为*pstcModbus;

int main(void)

{

SYSCFG_DL_init();

NVIC_ClearPendingIRQ(UART_0_INST_INT_IRQN);

NVIC_EnableIRQ(UART_0_INST_INT_IRQN);

NVIC_ClearPendingIRQ(UART_1_INST_INT_IRQN);

NVIC_EnableIRQ(UART_1_INST_INT_IRQN);

while (1)

{

}

void UART_0_INST_IRQHandler(void)

{

switch (DL_UART_Main_getPendingInterrupt(UART_0_INST)) {

case DL_UART_MAIN_IIDX_RX:

if(length<Buffer_SIZE)

{

rxBuffer[length]=DL_UART_receiveDataBlocking(UART_0_INST);//串口0接到数据存储到给缓冲区；

pstcModbus.frame[length]=rxBuffer[length];

length++;

}

length=0;

//sendString_UART1(*rxBuffer,Buffer_SIZE);

ModbusParseData(&pstcModbus);//解析函数，对接收到的串口数据进行解析；调用此种函数方法，用&;

NVIC_EnableIRQ(TIMER_0_INST_INT_IRQN);

ModbusPackData(&pstcModbus);//打包函数

sendString_UART1(*pstcModbus.frame,Buffer_SIZE);

DL_TimerG_startCounter(TIMER_0_INST);

break;

default:

break;

}

void UART_1_INST_IRQHandler(void)

{

switch (DL_UART_Main_getPendingInterrupt(UART_1_INST)) {

case DL_UART_MAIN_IIDX_RX:

if(length<Buffer_SIZE)

{

rxBuffer[length]=DL_UART_receiveDataBlocking(UART_1_INST);//串口1接到数据存储到给缓冲区；

pstcModbus.frame[length]=rxBuffer[length];

length++;

}

length=0;

//sendString_UART0(*rxBuffer,Buffer_SIZE);

ModbusParseData(&pstcModbus);//解析函数，对接收到的串口数据进行解析；调用此种函数方法，用&;

NVIC_EnableIRQ(TIMER_1_INST_INT_IRQN);

ModbusPackData(&pstcModbus);//打包函数

sendString_UART0(*pstcModbus.frame,Buffer_SIZE);

// delay_cycles(160000);

// DL_GPIO_togglePins(GPIO_LEDS_PORT,

// GPIO_LEDS_LED_0_PIN | GPIO_LEDS_LED_26_PIN );

DL_TimerG_startCounter(TIMER_1_INST);

break;

default:

break;

}

//定义串口0发送函数，参数包括字符串缓存区，及大小

void sendString_UART0(char txBuffer,int length)

{

if(length<=Buffer_SIZE)

{

DL_UART_Main_transmitDataBlocking(UART_0_INST, txBuffer);

}

else

{

while (DL_UART_Main_isBusy(UART_0_INST))

{

DL_UART_Main_transmitDataBlocking(UART_0_INST, txBuffer);

}

//定义串口1发送函数，参数包括字符串缓存区，及大小

void sendString_UART1(char txBuffer,int length)

{

if(length<=Buffer_SIZE)

{

DL_UART_Main_transmitDataBlocking(UART_1_INST, txBuffer);

}

else

{

while (DL_UART_Main_isBusy(UART_1_INST))

{

DL_UART_Main_transmitDataBlocking(UART_1_INST, txBuffer);

}

//计时器0中断函数，其中计时8ms后重新进行计时；

void TIMER_0_INST_IRQHandler(void)

{

switch (DL_TimerG_getPendingInterrupt(TIMER_0_INST)) {

case DL_TIMER_IIDX_ZERO:

delay_cycles(10);

break;

default:

break;

}

//计时器1中断函数，其中计时8ms后重新进行计时；

void TIMER_1_INST_IRQHandler(void)

{

switch (DL_TimerG_getPendingInterrupt(TIMER_1_INST)) {

case DL_TIMER_IIDX_ZERO:

delay_cycles(10);

break;

default:

break;

}

//打包数据,将pstcModbus结构体内相关元素根据不同功能码帧结构存入发送帧缓存，并加CRC校验

//函数运行完毕后可根据pstcModbus.frame_len直接调用串口发送函数发送指定字节数的帧数据

uint8_t ModbusPackData(stc_modbus *pstcModbus)

{

uint16_t i = 0;

uint16_t crc = 0;

//将地址、功能码、操作寄存器地址或首地址存入帧，任何功能码此部分相同

pstcModbus->frame[0] = pstcModbus->address;

pstcModbus->frame[1] = pstcModbus->function;

pstcModbus->frame[2] = (pstcModbus->reg_addr >> 8) & 0xFF;

pstcModbus->frame[3] = pstcModbus->reg_addr & 0xFF;

//判断功能码，并根据不同功能码进行处理

switch (pstcModbus->function) {

//读线圈/离散输入/保持寄存器/输入寄存器帧格式在寄存器地址或首地址后均是读取数量、CRC,故可以将case条件合并

case READ_COIL_REG:

case READ_DIS_INPUT_REG:

case READ_HOLD_REG:

case READ_INPUT_REG:

//存放读取数量

pstcModbus->frame[4] = (pstcModbus->reg_num >> 8) & 0xFF;

pstcModbus->frame[5] = pstcModbus->reg_num & 0xFF;

//CRC计算

crc = CRC16table(pstcModbus->frame, 6);

//存放CRC校验码

pstcModbus->frame[6] = (crc >> 8) & 0xFF;

pstcModbus->frame[7] = crc & 0xFF;

//帧长度

pstcModbus->frame_len = 8;

break;

//写单个寄存器线圈/保持寄存器帧格式在寄存器地址后均是写入数据、CRC,故可以将case条件合并

case WRITE_SIN_COIL_REG:

case WRITE_SIN_HOLD_REG:

//存入要写入寄存器的数据

pstcModbus->frame[4] = pstcModbus->data[0];

pstcModbus->frame[5] = pstcModbus->data[1];

//CRC计算

crc = CRC16table(pstcModbus->frame, 6);

//存放CRC校验码

pstcModbus->frame[6] = (crc >> 8) & 0xFF;

pstcModbus->frame[7] = crc & 0xFF;

//帧长度

pstcModbus->frame_len = 8;

break;

//写多个线圈/保持寄存器帧格式在寄存器地址后均是写入寄存器数量、写入数据、CRC,故可以将case条件合并

case WRITE_MULT_COIL_REG:

case WRITE_MULT_HOLD_REG:

//存放写入寄存器数量

pstcModbus->frame[4] = (pstcModbus->reg_num >> 8) & 0xFF;

pstcModbus->frame[5] = pstcModbus->reg_num & 0xFF;

//存放写入数据字节数

pstcModbus->frame[6] = pstcModbus->byte_num;

//存放写入数据

for(i=0;i<pstcModbus->byte_num;i++)

pstcModbus->frame[7+i] = pstcModbus->data[i];

//CRC计算

crc = CRC16table(pstcModbus->frame, pstcModbus->byte_num+7);

//存放CRC校验码

pstcModbus->frame[pstcModbus->byte_num+7] = (crc >> 8) & 0xFF;

pstcModbus->frame[pstcModbus->byte_num+8] = crc & 0xFF;

//帧长度

pstcModbus->frame_len = pstcModbus->byte_num+9;

break;

default:

break;

}

return SUCCESS;

}

//解析数据，将帧缓存中的数据解析到pstcModbus结构体相关元素中

//帧缓存数据可以来自串口接收

//此函数运行完毕后可根据pstcModbus结构体内的功能码读取结构体内有用的数据

uint8_t ModbusParseData(stc_modbus *pstcModbus)

{

uint8_t sta = ERROR;

uint16_t i = 0;

uint16_t crc = 0;

//将帧缓存中不同功能码共有的元素解析到pstcModbus结构体对应元素：设备地址、功能码

pstcModbus->address = pstcModbus->frame[0];

pstcModbus->function = pstcModbus->frame[1];

//判断功能码，并根据不同功能码进行处理

switch (pstcModbus->function) {

//读线圈/离散输入/保持寄存器/输入寄存器帧格式在功能码后均是返回的读取字节数量、返回的读取数据、CRC,故可以将case条件合并

case READ_COIL_REG:

case READ_DIS_INPUT_REG:

case READ_HOLD_REG:

case READ_INPUT_REG:

//存放接收帧中的返回数据域字节数量

pstcModbus->byte_num = pstcModbus->frame[2];

//将接收帧中的返回数据域数据存入 pstcModbus->data[i]

for(i=0;i<pstcModbus->byte_num;i++)

pstcModbus->data[i] = pstcModbus->frame[3+i];

//根据有原始帧数据进行CRC计算并与接收的CRC进行验证

crc = ((pstcModbus->frame[pstcModbus->byte_num+3]&0x00FF) <<8);

crc |= (pstcModbus->frame[pstcModbus->byte_num+4]&0x00FF);

pstcModbus->frame_len = pstcModbus->byte_num;

if(crc == CRC16table(pstcModbus->frame, pstcModbus->byte_num+3))

sta = SUCCESS;

break;

//写单个寄存器线圈/保持寄存器帧格式在功能码后均是写入寄存器地址、写入的数据、CRC,故可以将case条件合并

case WRITE_SIN_COIL_REG:

case WRITE_SIN_HOLD_REG:

//存放接收帧中的寄存器地址、数据域数据

pstcModbus->address = ((pstcModbus->frame[2]&0x00FF) <<8);

pstcModbus->address |= (pstcModbus->frame[3]&0x00FF);

pstcModbus->data[0] = pstcModbus->frame[4];

pstcModbus->data[1] = pstcModbus->frame[5];

pstcModbus->frame_len = 2;

//根据有原始帧数据进行CRC计算并与接收的CRC进行验证

crc = ((pstcModbus->frame[6]&0x00FF) <<8);

crc |= (pstcModbus->frame[7]&0x00FF);

if(crc == CRC16table(pstcModbus->frame, 6))

sta = SUCCESS;

break;

//写多个线圈/保持寄存器帧格式在功能码后均是写入寄存器地址、操作的寄存器数量、CRC,故可以将case条件合并

case WRITE_MULT_COIL_REG:

case WRITE_MULT_HOLD_REG:

//存放接收帧中的寄存器地址、操作的寄存器数量

pstcModbus->address = ((pstcModbus->frame[2]&0x00FF) <<8);

pstcModbus->address |= (pstcModbus->frame[3]&0x00FF);

pstcModbus->reg_num = ((pstcModbus->frame[4]&0x00FF) <<8);

pstcModbus->reg_num |= (pstcModbus->frame[5]&0x00FF);

//根据有原始帧数据进行CRC计算并与接收的CRC进行验证

crc = ((pstcModbus->frame[6]&0x00FF) <<8);

crc |= (pstcModbus->frame[7]&0x00FF);

if(crc == CRC16table(pstcModbus->frame, 6))

sta = SUCCESS;

break;

default:

break;

}

return sta;

}

/* CRC高字节表 */

const static uint8_t crctableh[] = {

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

};

/* CRC低字节表 */

const static uint8_t crctablel[] = {

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

};

//CRC查表函数，返回CRC-16校验码低字节在前

uint16_t CRC16table(uint8_t *ptr, uint16_t len)

{

uint8_t crch = 0xFF;

uint8_t crcl = 0xFF;

uint16_t index;

while (len--)

{

index = crcl ^ *ptr++;

crcl = crch ^ crctableh[index];

crch = crctablel[index];

}

return ((uint16_t)(crch | crcl << 8));

}

四、测试照片

图片4.png

图片5.png

empty_LP_MSPM0L1306_nortos_ticlang.zip

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