2022年avr单片机中使用MODBUS协议的方法 .pdf

Avr单片机中使用modbus协议的方法有幸做了个项目，其中使用到了单片机和上位机通讯的程序，上位机用组态实现功能，探索了些方法，写出来和大家分享一下，这些知识本不是什么秘密，本人参考了许多资料，自己整合了一下。每种程序都是算法多样，最终功能实现就行。大家做单片机串口通讯时是不是总想有一种以不变应万变的思想，就是在底层单片机硬件和软件不变的情况下，去适应任何上位机软件系统，当然可以实现，这就需要用到标准的通讯协议了，以下我就和大家分享一下我做的modbus协议（单片机端），如果上位机用组态软件的情况下，你直接使用通讯协议就行它会自动和单片机通讯。大家在设计单片机程序时首先要定义好数据结构，先构想一下需要哪些采集数据，上位机需要查询什么数据，数据的类型和全局与否，运算的精度等等。然后把上位机需要采集的数据用一个数组管理起来，便于modbus协议的实现。单片机里串口通讯程序尽量用查询发送，中断接收的方式，要定义发送缓冲区和接收缓冲区，以便提高系统效率。以下程序用gcc 实现，单片机用avr 单片机。ISR(USART0_RX_vect)/串口 0 接收中断服务程序 volatile unsigned char status,data;cli();/关中断 status=UCSR0A;/ucsr0a赋值状态标志 data=UDR0;/接收的数据放入data 变量 usart0_rx_complete=0;/接收完成标志赋值0，还没有完成 if(status&(FRAMING_ERROR0|PARITY_ERROR0|DATA_OVERRUN0)=0)/如果各标志位正确则，执行以下 usart0_rx_count+;/接收缓冲区指针加一 switch(usart0_rx_count)case 1:if(data=add/第一个字节是地址，读入内部本机地址进行比较 usart0_rx_buf0=data;TIMSK0=0 x01;/启动定时器0，进行超时控制 else 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -usart0_rx_count=0;break;case 2:if(data=0 x03)|(data=0 x01)|(data=0 x05)|(data=0 x10)=0)/如果第一位不等于读指令0 x03，01，功能码，则清接收缓冲区指针 usart0_rx_count=0;else/等于这几个功能码则进行，则将他放入接收数组，并预计接收数组长度，不是10 码时都是8 个字节 usart0_rx_buf1=data;if(data!=0 x10)rx0_buf_size=8;break;case 3:usart0_rx_buf2=data;break;case 4:usart0_rx_buf3=data;break;case 5:usart0_rx_buf4=data;break;case 6:usart0_rx_buf5=data;break;case 7:usart0_rx_buf6=data;/10码时接收的字节计数 if(usart0_rx_buf1=0 x10)rx0_buf_size=9+usart0_rx_buf6;break;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -case 8:usart0_rx_buf7=data;/1,用 10 功能码时有效的数据位，system_reg_data的数据，这里规定最多接收26 个字节（不带crc）break;case 9:usart0_rx_buf8=data;/2 break;case 10:usart0_rx_buf9=data;/3 break;case 11:usart0_rx_buf10=data;/4 break;case 12:usart0_rx_buf11=data;/5 break;case 13:usart0_rx_buf12=data;/6 break;case 14:usart0_rx_buf13=data;/7 break;case 15:usart0_rx_buf14=data;/8 break;case 16:usart0_rx_buf15=data;/9 break;case 17:usart0_rx_buf16=data;/10 break;case 18:usart0_rx_buf17=data;/11 break;case 19:usart0_rx_buf18=data;/12 break;case 20:usart0_rx_buf19=data;/13 break;case 21:usart0_rx_buf20=data;/14 break;case 22:名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -usart0_rx_buf21=data;/15 break;case 23:usart0_rx_buf22=data;/16 break;case 24:usart0_rx_buf23=data;/17 break;case 25:usart0_rx_buf24=data;/18 break;case 26:usart0_rx_buf25=data;/19 break;case 27:usart0_rx_buf26=data;/20 break;case 28:usart0_rx_buf27=data;/21 break;case 29:usart0_rx_buf28=data;/22 break;case 30:usart0_rx_buf29=data;/23 break;case 31:usart0_rx_buf30=data;/24 break;case 32:usart0_rx_buf31=data;/25 break;case 33:usart0_rx_buf32=data;/26 break;case 34:usart0_rx_buf33=data;/27 break;case 35:usart0_rx_buf34=data;/28 break;if(usart0_rx_count=rx0_buf_size)/串口 0 接收到了指定个数的数组则名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -usart0_rx_count=0;/接收缓冲区指针清零 usart0_rx_complete=1;/串口 0 接收完标志 time0_num=0;/串口 0 的中断次数清零。它是超时控制的依据 TIMSK0=0 x00;/收到数据后则停止定时器0 不进行超时控制 else usart0_rx_count=0;sei();/开中断 以上中断接收程序可以实现上位机发来的0 x03，01，功能码指令，并且可以自动判断上位机发来10 功能码的包长。大家首先要深入了解modbus通讯协议的内涵，仔细体会各行程序的含义。其中本人加入了对通讯的超时控制，实际应用中很有必要。前面已经将上位机发来的命令，用中断接收的方式存入了单片机的接收缓冲区，中断服务程序不能执行太长时间，所以要将对指令的解读放入了主程序里。把对 modbus指令的解读程序列出，如下，只给出框架，因为每种应用是不一样的，需自己加入。void run_modbus(void)switch(usart0_rx_buf1)/判断主机发来的modbus 功能码是什么 case 0 x01:/读继电器输出的当前状要加入回传数据 break;case 0 x03:/功能码 03 要加入回传数据 break;case 0 x05:/05功能码要加入回传数据名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -break;case 0 x10:/10功能码要加入回传数据 break;以上程序完全依赖一个提供给上位机数据的数组，自己要仔细排列好数据顺序，定义好长度。这里的程序使用一年有余完全正确和稳定。以上是基于串口实现的，信息高速发达的今天串口已经力不从心了。关于通讯，建议大家面向未来，了解一下can 总线网络通信，嵌入式工业以太网网络通信、zigbee 无线网络通信、IrDA 无线遥控通信、wifi无线网络通信、gprs 通信等等，本人喜欢 zigbee，精力有限不能全学啊。有心得会继续分享。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -