RS485 Modbus 从机通信

简介：

下文介绍了如何用 ShineBlink C1 或 C2 开发板作为设备端(Modbus从机)来和上位机 (Modbus 主机) 来通信，并在 ShineBlink 设备端实现了 0x03 功能码（读取多个保持寄存器）和 0x05 功能码（写单个线圈）的程序代码。

一、实现环境

ShineBlink C1 或 C2 开发板设备作为Modbus从机通过RS485总线和上位机通信，我们在电脑上运行知名的Modbus Poll调试软件作为上位机来模拟Modbus主机，Modbus Poll软件可以到其官网上下载。

二、接线图

三、Modbus从机设备介绍

ShineBlink C1 或 C2 开发板设备作为Modbus网络中的其中一个节点有如下特性：

**串口属性：**19200、N、8、1

**设备地址：**21（0x15）

设备支持的Modbus功能码：

• 0x05 写单个线圈

• 0x03 读取多个保持寄存器

功能介绍：

• 0x05，上位机通过向设备发送0x05功能码，对线圈地址为0x0000的线圈写入值0xFF00时，设备开始运行，

  对线圈地址为0x0000的线圈写入值0x0000时，设备停止运行。

• 0x03，上位机通过向设备发送0x03功能码，读取保持寄存器起始地址为0x0000的9个保持寄存器（每个保持寄存器值为16bit无符号数据），每个寄存器对应的数据如下：

  寄存器1	寄存器2	寄存器3	寄存器4	寄存器5	寄存器6	寄存器7	寄存器8	寄存器9
  Pm25	Hcho	Tvoc	Mesh	Temp1	Temp2	Wind	Run	Fault

  三、Modbus通信实现代码实例

以下代码不仅实现了03和05功能码，并实现了将各种异常情况回复给Modbus主机。

--程序中用到的全局变量定义
Pm25Percent = 0
HchoPercent = 0
TvocPercent = 0
MeshPercent = 0.0
Temprature1 = 0.00
Temprature2 = 0.00
Wind485DisSpeed = 0
DevIsRunning = 0 --控制设备运行或停止
FaultCode = 0 --故障代码

--ModBus通信函数定义
function ModbusProcess()
	local sdata = {}
	
	--查询是否收到Modbus主机发来的消息
    flag, data = LIB_Uart1Recv()
    if flag == 1 then
		--判断消息是不是发给本机，是本机的才理会
        if data[1] == PI[2] then --PI[2], Modbus本机地址(1-247)
			--判断Modbus功能码
            if data[2] == 0x05 then -- 0x05 写单个线圈
				--这里定义线圈地址为0x0000的线圈为开机/关机控制信号
				if data[3] == 0x00 and data[4] == 0x00 then
					if data[5] == 0xff and data[6] == 0x00 then --ON
						DevIsRunning = 1 --置1开机全局变量
					elseif data[5] == 0x00 and data[6] == 0x00 then --OFF
						DevIsRunning = 0 --置0开机全局变量
					else
						--这里需回复非法数据03异常消息(非法数据值)，读者可自行完成
					end
					--回复OK，把收到的数据原封不动回传
					LIB_Uart1BlockSend(data)
				else
					--回复异常消息（非法数据地址）
					sdata[1] = data[1] --本机地址
					sdata[2] = data[2]+0x80 --异常的时候功能码加0x80
					sdata[3] = 0x02 --异常码0x02表示设备不支持此数据地址
					CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
					sdata[4] = CRC & 0x00ff --低位在前
					sdata[5] = CRC >> 8 --高位在后
					LIB_Uart1BlockSend(sdata)
				end
			elseif data[2] == 0x03 then --0x03 读多个保持寄存器
				--这里定义起始地址为0x0000的这些寄存器存放传感器数据，且读取的寄存器个数必须是9个
				if data[3] == 0x00 and data[4] == 0x00 and data[5] == 0x00 and data[6] == 0x09 then
					sdata[1] = data[1] --本机地址
					sdata[2] = data[2] --功能码
					sdata[3] = 18 --数据域字节数: 9个寄存器一共18字节
					sdata[4] = Pm25Percent >> 8
					sdata[5] = Pm25Percent & 0x00ff
					sdata[6] = HchoPercent >> 8
					sdata[7] = HchoPercent & 0x00ff
					sdata[8] = TvocPercent >> 8
					sdata[9] = TvocPercent & 0x00ff
					sdata[10] = math.floor(MeshPercent) >> 8
					sdata[11] = math.floor(MeshPercent) & 0x00ff
					sdata[12] = math.floor(Temprature1) >> 8
					sdata[13] = math.floor(Temprature1) & 0x00ff
					sdata[14] = math.floor(Temprature2) >> 8
					sdata[15] = math.floor(Temprature2) & 0x00ff
					sdata[16] = Wind485DisSpeed >> 8
					sdata[17] = Wind485DisSpeed & 0x00ff
					sdata[18] = DevIsRunning >> 8
					sdata[19] = DevIsRunning & 0x00ff
					sdata[20] = FaultCode >> 8
					sdata[21] = FaultCode & 0x00ff
					CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
					sdata[22] = CRC & 0x00ff --低位在前
					sdata[23] = CRC >> 8 --高位在后
					--回复传感器数据
					LIB_Uart1BlockSend(sdata)
				else
					--回复异常消息（非法数据地址）
					sdata[1] = data[1] --本机地址
					sdata[2] = data[2]+0x80 --异常的时候功能码加0x80
					sdata[3] = 0x02 --异常码0x02表示设备不支持此数据地址
					CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
					sdata[4] = CRC & 0x00ff --低位在前
					sdata[5] = CRC >> 8 --高位在后
					LIB_Uart1BlockSend(sdata)
				end
			else
				--回复异常消息（非法功能码）
				sdata[1] = data[1] --本机地址
				sdata[2] = data[2]+0x80 --异常的时候功能码加0x80
				sdata[3] = 0x01 --异常码0x01表示设备不支持此功能码
				CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
				sdata[4] = CRC & 0x00ff --低位在前
				sdata[5] = CRC >> 8 --高位在后
				LIB_Uart1BlockSend(sdata)
			end
        end
    end
end

--配置Uart1作为485接口,初始默认波特率19200,并且D6作为自动收发切换引脚
LIB_Uart1Rs485Config("BAUDRATE_19200","D6")

--开始大循环
while(GC(1) == true)
do
	--Modbus通信处理
	ModbusProcess()
end

四、Modbus Poll 上位机实验流程

（1）配置0x03读取保持寄存器功能（Setup）

（2）建立Modbus串行通信连接（Connectiong）

（3）建立连接后的数据通信

1. 上位机每秒钟自动下发0x03指令读取设备的起始地址为0x0000的9个保持寄存器的值

通信数据日志：

上面设备回复的23个字节数据举例说明：

例如：15 03 12 00 06 00 00 00 01 00 00 00 16 00 16 00 00 00 00 00 00 D5 16

数据结尾的CRC算法采用Modbus Crc16

本机地址：0x15
功能码：0x03
字节数：18字节（9个16bit无符号寄存器）
寄存器1：0x0006 表示pm25=6
寄存器2：0x0000 表示hch0=0
寄存器3：0x0001 表示tvoc=1
寄存器4：0x0000 表示mesh=6
寄存器5：0x0016 表示temprature1=21度
寄存器6：0x0016 表示temprature2=21度
寄存器7：0x0000 表示windspeed=0
寄存器8：0x0000 表示running=0
寄存器9：0x0000 表示faultcode=0
CRC_L:0xD5 
CRC_H:0x16

2. 上位机下发开机命令（功能码0x05，向线圈地址为0x0000处写单个线圈值0xFF00）

通信数据日志：

3. 上位机下发停机命令（功能码0x05， 向线圈地址为0x0000处写单个线圈值0x0000）

上位机发送: 15 05 00 00 00 00 CE DE 设备应回复: 15 05 00 00 00 00 CE DE