基于51單片機modbusRTU從機設計

modbus協議是以主從的方式通信的，也就是上位機發送指令，下位機應答機制，發起通信的一直是上位機，下位機只要應答就好了。

modbus協議被設計出來是針對PLC應用的，這里我們可以簡單的模擬PLC環境，可以在單片機里面設計一塊共享區，該區域是上位機和下位機共享的，均可以讀取或寫入該區域的值，所有的modbus協議都是針對該快區域的操作，下位機也是根據這塊區域的值做相應的操作。

這塊共享區我們用結構體來表示，這里我們只用了兩個變量：

/*modbus 16位值的定義，起始地址0000H,每一個值為16位 int型，占兩個字節 */struct MODBUS_ADD{int LED_value;//地址:0000H  LED燈的值，該值得低8位代表分表代表LED1--LED8int LED_ctrl;//地址:0001H  控制指令};

struct MODBUS_ADD modbus_Addt;//聲明一個modbus結構體變量struct MODBUS_ADD *modbusAdd;//結構體指針，指向這個變量

void main(){SystemInit();init_MODBUS();modbus_Addt.LED_ctrl = COMM_PC;while(1){				//將需要交互的數據讀取到公共區/*start*/if(modbus_Addt.LED_ctrl != COMM_PC){modbus_Addt.LED_value = LED_PORT;}/*end*///同步公共區數據到實際運行效果/*start*/switch(modbus_Addt.LED_ctrl){case COMM_PC: LED_PORT = ~(uchar)(modbus_Addt.LED_value & 0x00ff);break;case COMM_FLOW:LedFlow();break;default:LED_PORT = ~(uchar)(modbus_Addt.LED_value & 0x00ff);break;}/*end*/}}

51單片機與上位機通信采用串口的方式，串口中斷負責接收和發送數據，這里我們還用到了一個定時器，負責監控當前modbus的狀態，判斷這一幀數據是否完成，如果判斷為一幀數據接收完成，就解析該幀數據，并執行相應的指令。

注意一下rec_time_out這個變量，這個變量在定時器中斷里面是不斷自加的，但在串口中斷里面就清零了，這樣做的意義是判斷一幀數據是否接收完成，如果rec_time_out這個變量值大于某個值，說明在一段時間是沒有數據接收的，可以認為數據接收接收，當然上位機那邊必須滿足一幀數據是連續發送的

串口中斷程序如下，這里用到了串口中斷發送數據幀，具體解析可以參考我的另一篇博客 http://blog.csdn.net/liucheng5037/article/details/48831993：

//串口中斷void SerISR() interrupt 4 using 2{if(RI == 1){unsigned char data_value;RI=0;if(send_buf.busy_falg == 1) return;//發送未完成時禁止接收data_value = SBUF;rec_time_out = 0;//一旦接收到數據，清空超時計數switch(rec_stat){case PACK_START:rec_num = 0;if(data_value == PACK_START)//默認剛開始檢測第一個字節，檢測是否為本站號{modbus_recv_buf[rec_num++] = data_value;rec_stat = PACK_REC_ING;}else{rec_stat = PACK_ADDR_ERR;}break;case PACK_REC_ING:	// 正常接收modbus_recv_buf[rec_num++] = data_value;break;case PACK_ADDR_ERR:	// 地址不符合 等待超時 幀結束break;default : break;}}if(TI == 1)	 //進入發送完成中斷，檢測是否有需要發送的數據并進行發送{TI = 0;send_buf.index++;if(send_buf.index >= send_buf.length){send_buf.busy_falg = 0;//發送結束return;}SBUF = send_buf.buf[send_buf.index];//繼續發送下一個	}}

/* 定時器中斷 1ms*/void Time0ISR() interrupt 1 using 1{TL0 = T1MS;                     //reload timer0 low byteTH0 = T1MS >> 8;                //reload timer0 high byteif(PACK_REC_OK == time_out_check_MODBUS()) {//成功接收一幀數據后，處理modbus信息，同步公共區數據function_MODBUS(modbus_recv_buf);}}

/*超時幀檢測，在1ms定時器里面運行，返回當前狀態*/int time_out_check_MODBUS(void){	rec_time_out++;	if(rec_time_out == 9)				// 數據接收超時5ms,給程式足夠長的處理時間	{		rec_stat = PACK_START;		rec_num = 0;	}	else if((rec_time_out == 4) && (rec_num > 4)) // 超時數據幀結束4ms	{		rec_stat = PACK_REC_OK;//		modbus_rtu->rec_num = 0;	}		return rec_stat;		}

void function_MODBUS(unsigned char *rec_buff){	switch(rec_buff[1])	// 功能碼索引{case 1:	// 01功能碼：讀取線圈（輸出）狀態  讀取一組邏輯線圈的當前狀態（ON/OFF）//read_coil();break;case 2:	 //02功能碼：讀取輸入狀態  讀取一組開關輸入的當前狀態（ON/OFF）//read_input_bit();break;case 3:	//03功能碼：讀取保持型寄存器 在一個或多個保持寄存器中讀取當前二進制值read_reg(rec_buff);break;case 4:	//04功能碼：讀取輸入寄存器 在一個或多個輸入寄存器中讀取當前二進制值read_reg(rec_buff);break;case 5:	//05功能碼 ：強制（寫）單線圈（輸出）狀態  強制（寫）一個邏輯線圈通斷狀態（ON/OFF）//force_coil_bit();break;case 6:	//06功能碼：強制（寫）單寄存器 把二進制寫入一個保持寄存器force_reg(rec_buff);break;case 15://force_coil_mul();break;case 16: //16功能碼：強制（寫）多寄存器 把二進制值寫入一串連續的保持寄存器force_reg(rec_buff);break;default://modbus_send_buff[1] = rec_buff[1] | 0X80;//modbus_send_buff[2] = ERR_FUN_CODE;		// 不合法功能號//send_num = 5;break;}rec_stat = PACK_START;//發送之后使緩存回到初始狀態rec_num = 0;}

/*function：對應modbus功能號03,04 批量讀寄存器input：rec_buf接收到的指令 send_data需要發送的指令*/void read_reg(unsigned char * rec_buff){	unsigned char begin_add = 0;	unsigned char data_num = 0;	unsigned char *piont;	unsigned int send_CRC;	unsigned int send_num;	int i;	begin_add = rec_buff[3]*2;//地址1字節	data_num = rec_buff[5]*2;//需要讀取的字節數	send_num = 5 + data_num;	// 5個固定字節+數據個數 addr1 + fun1 + num1 ++ crc2	rec_buff[2] = data_num;//字節數	piont = (unsigned char *)modbusAdd; //將結構體轉換為字符數組，便于后面的循環讀取或寫入	for(i=0;i	{		rec_buff[3+i] = piont[begin_add +i];	}	send_CRC = comp_crc16(rec_buff, send_num-2);	rec_buff[send_num-2] = send_CRC >> 8;	rec_buff[send_num -1] = send_CRC;	send_count = send_num;	PutNChar(rec_buff , send_count);}/*function：對應modbus功能號06和16,單個和批量寫寄存器input：rec_buf接收到的指令 send_data需要發送的指令*/void force_reg(unsigned char * rec_buf){	unsigned char fun_code,begin_add,data_num;//功能碼，開始地址，數據長度	unsigned int send_num;//發送數據長度	unsigned char *piont;	unsigned int send_CRC;	int i;//	send_data[0] = rec_buf[0]; //獲取站號	fun_code = rec_buf[1];	//獲取功能碼//	send_data[1] = fun_code;//	send_data[2] = rec_buf[2];//獲取起始地址//	send_data[3] = rec_buf[3];	begin_add = rec_buf[3]*2;	piont = (unsigned char *)modbusAdd;	//將結構體轉換為字符數組，便于后面的循環讀取或寫入		if(fun_code == 6)//寫單個寄存器，返回指令與接收的指令完全一樣	{		piont[begin_add] = rec_buf[4];//寄存器高位寫入		piont[begin_add+1] = rec_buf[5];//寄存器低位寫入		send_num = 8;//	}	else if(fun_code == 16)//寫多個寄存器	{		data_num = rec_buf[5]*2;		send_num = 8;		for(i=0;i		{			piont[begin_add+i] = rec_buf[7+i];		}	}	send_CRC = comp_crc16(rec_buf, send_num-2);//CRC校驗	rec_buf[send_num-2] = send_CRC >> 8;	rec_buf[send_num -1] = send_CRC;	send_count = send_num; PutNChar(rec_buf , send_count);}