stm32f103 modbus rtu 从机 示例代码

### STM32F103 Modbus RTU多机通信实现方法 #### 一、硬件配置 在STM32F103中实现Modbus RTU多机通信，首先需要完成硬件层面的配置。通常情况下，会使用USART接口配合MAX485芯片来实现RS-485通信模式。具体连接方式如下： - USART TX引脚连接到MAX485的DI引脚。 - USART RX引脚连接到MAX485的RO引脚。 - MAX485的DE和RE管脚由GPIO控制，用于切换发送/接收状态。 为了支持多机通信，每台设备都需要分配唯一的从机地址[^1]。 ```c // GPIO初始化代码示例 void MX_GPIO_Init(void) { __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; // 配置MAX485 DE/RE引脚 GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9; // 假设PA9作为DE/RE控制引脚 GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); } ``` #### 二、软件设计 ##### 1. 初始化USART外设 通过STM32 HAL库初始化USART模块，设置波特率、数据位数、停止位以及校验位等参数。以下是典型的初始化函数： ```c static void MX_USART1_UART_Init(void){ huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 9600; // 波特率为9600bps huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE; huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16; if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK){ Error_Handler(); // 错误处理函数 } } ``` ##### 2. MODBUS帧解析与响应 对于MODBUS RTU协议，每一帧都包含目标地址、功能码、寄存器地址、数据长度等内容。主机会向特定从机发出请求命令，而对应的从机则需返回相应数据或执行操作并反馈结果。 以下是一个简单的从机应答逻辑框架： ```c uint8_t modbus_rx_buffer[256]; // 接收缓冲区 uint8_t slave_address = 0x01; // 当前从机地址设定为1号节点 void Handle_Modbus_Request(uint8_t *data, uint16_t length){ if(data[0] == slave_address){ // 判断是否为目标从机 switch(data[1]){ // 功能码判断 case 0x03: // 读保持寄存器 Respond_Read_Holding_Registers(data); break; default: Send_Exception_Response(0x01); // 返回非法功能异常 break; } }else{ // 不属于当前从机的消息，忽略之 } } void Respond_Read_Holding_Registers(uint8_t* request_data){ uint16_t start_addr = ((request_data[2]<<8)|request_data[3]); // 起始地址 uint16_t quantity = ((request_data[4]<<8)|request_data[5]); // 寄存器数量 uint8_t response_length = 5 + quantity * 2; // 计算回复消息总字节数 uint8_t response_frame[response_length]; response_frame[0] = slave_address; // 设置从机地址 response_frame[1] = 0x03; // 功能码 response_frame[2] = quantity * 2; // 数据字节计数 for(int i=0;i<quantity;i++){ response_frame[i*2+3] = holding_registers[start_addr+i] >> 8; // 高字节 response_frame[i*2+4] = holding_registers[start_addr+i] & 0xFF;// 低字节 } Calculate_CRC(response_frame,response_length); // 添加CRC校验值 HAL_UART_Transmit(&huart1, response_frame, response_length, HAL_MAX_DELAY); } ``` 上述代码片段展示了如何构建一个针对`Read Holding Registers`指令的标准回应过程[^2]。 #### 三、注意事项 - **唯一性验证**：确保网络中的每个从机都有独一无二的地址编码。 - **抗干扰措施**：由于工业环境中可能存在较强电磁噪声影响信号传输质量，在实际部署时建议采用屏蔽双绞线布线，并适当增加终端电阻减少反射波效应。 - **时间延迟管理**：考虑到不同距离下电平转换所需的时间差异，合理调整串口超时时间和最大帧间隔等待周期是非常重要的[^3]。 ---

要在STM32F103系列微控制器上实现Modbus RTU通信，以下是一般步骤： 1. 配置串口：在STM32CubeIDE或其他开发环境中，配置串口通信模块，包括波特率、数据位、停止位和校验位等参数。选择一个可用的串口（如USART1、USART2等）并初始化。 2. 引入Modbus库：引入适用于STM32F103的Modbus库，例如FreeModbus或其他开源库。这些库提供了Modbus RTU通信的相关函数和协议处理。 3. 配置GPIO引脚：通过配置GPIO引脚，将RS485或RS232转换芯片（如果需要）与STM32微控制器相连接，并控制转换芯片的发送和接收模式。 4. 编写Modbus主程序：在主程序中初始化Modbus库，并设置设备的Modbus地址等参数。 5. 实现Modbus功能：根据需要，实现读取寄存器、写入寄存器等Modbus功能函数。这些函数将被Modbus库调用来处理Modbus RTU通信。 6. 处理串口接收中断：在主程序中，处理串口接收中断以及相关的数据解析。将接收到的数据传递给Modbus库进行处理，并发送响应数据给主机设备。 7. 调试和优化：在开发过程中，可能需要调试和优化串口通信和Modbus功能。使用调试工具、逐步执行等方法，确保通信稳定性和数据正确性。 需要注意的是，在使用Modbus RTU通信时，还需要规划好寄存器的地址和数据类型，以及处理异常情况等。具体的实现方式和细节可以参考相关的Modbus库文档和示例代码，根据具体需求进行调整和扩展。同时，确保STM32F103的硬件资源和性能满足您的应用需求。