文章目录
一、基础知识点二、开发环境三、STM32CubeMX相关配置1、STM32CubeMX基本配置2、STM32CubeMX RS485 相关配置 四、Vscode代码讲解五、结果演示以及报文解析
一、基础知识点
了解 RS485 Modbus协议技术 。本实验是基于STM32F103开发 实现 通过RS-485实现modbus协议。
准备好了吗？开始我的show time。
二、开发环境
1、硬件开发准备
主控：STM32F103ZET6
RS485收发器：SP3485P
2、软件开发准备
软件开发使用虚拟机 + VScode + STM32Cube 开发STM32，在虚拟机中直接完成编译下载。
该部分可参考：软件开发环境构建
三、STM32CubeMX相关配置
1、STM32CubeMX基本配置
本实验基于CubeMX详解构建基本框架 进行开发。
2、STM32CubeMX RS485 相关配置
(1)发送接收控制脚配置（GPIO配置）
gpio输出电平： 低（控制引脚默认低电平，芯片处于读状态）
gpio模式： 推挽输出
gpio上下拉设置： 不上下拉
gpio输出速度： 低速
gpio命名： RS485_DE_nRE （与硬件标识一致，便于代码编写）
（2）串口UART3配置
根据硬件引脚连接，RS485芯片连接UART3通信
基本配置： 实验波特率采用9600、数据位8bit、无奇偶校验、停止位1bit
数据方向： 接收发送
DMA配置： Add添加发送和接收的DMA，DMA参数保持默认状态
（3）中断配置
实验中接收数据采用空闲触发；发送数据采用DMA发送触发后发送完成中断
UART3总中断（USART3 global interrupt）必须打开（为了发送完成中断实现）
UART_RX (DMA1 channel3 global interrupt) DMA接收中断不打开，取消对钩（这里对钩无法改变，后续解决）
UART_TX (DMA1 channel2 global interrupt) DMA发送中断打开。
进行NVIC中断等级配置（0等级最高）
上述讲到无法取消DMA接收中断，原因是选中了强制DMA中断（右上角蓝色框，取消对钩就ok）
四、Vscode代码讲解
1、初始化相关中断
#ifdef STM32_F407_RS485_Modbus printf("----DWB 此程序通过RS-485实现modbus协议----\r\n"); __HAL_UART_ENABLE_IT(&huart3, UART_IT_IDLE); // 使能串口3空闲中断 HAL_UART_Receive_DMA(&huart3, UART3.pucRec_Buffer, UART3_Rec_LENGTH);#endif2、RS485 结构体 以及函数实现
typedef struct { uint8_t* pucSend_Buffer; //发送缓存指针 uint8_t* pucRec_Buffer; //接收缓存指针 void (*SendArray)(uint8_t*, uint16_t); //串口发送数组 void (*SendString)(uint8_t*); //串口发送字符串 void (*RS485_Set_SendMode)(void); //RS-485接口设置为发送模式 void (*RS485_Set_RecMode)(void); //RS-485接口设置为接收模式 /* data */} UART_t;// 串口发数组static void SendArray(uint8_t* p_Arr,uint16_t LEN) { UART3.RS485_Set_SendMode(); HAL_UART_Transmit_DMA(&huart3,p_Arr,LEN);}// RS485接口设置发送模式static void RS485_Set_SendMode(){ HAL_GPIO_WritePin(RS485_DE_nRE_GPIO_Port, RS485_DE_nRE_Pin,,GPIO_PIN_SET);}// RS485接口设置接收模式static void RS485_Set_RecMode(){ HAL_GPIO_WritePin(RS485_DE_nRE_GPIO_Port, RS485_DE_nRE_Pin,,GPIO_PIN_RESET);}3、RS485 Modbus发送
重构接收回调函数（整个DMA发送过程后面有讲解）
void HAL_UART_TxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart){ /* Prevent unused argument(s) compilation warning */ if(huart->Instance == huart3.Instance) { UART3.RS485_Set_RecMode(); }}4、RS485 Modbus接收
接收使用空闲中断 ，在串口总中断中添加空闲中断检测。
void USART3_IRQHandler(void){ /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 0 */ if(__HAL_UART_GET_FLAG(&huart3, UART_FLAG_IDLE)) // 判断空闲中断标志位 { __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(&huart3); // 1、清除中断标志位 HAL_UART_IdleCallback(&huart3); // 2、空闲中断回调函数 } /* USER CODE END USART3_IRQn 0 */ HAL_UART_IRQHandler(&huart3); /* USER CODE BEGIN USART3_IRQn 1 */ /* USER CODE END USART3_IRQn 1 */}在 Drivers/STM32F1xx_HAL_Driver/Inc/stm32f1xx_hal_uart.h 文件中回调函数并没有串口空闲中断回调函数
重构空闲中断回调函数
void HAL_UART_IdleCallback(UART_HandleTypeDef *huart){ if(huart->Instance == huart3.Instance) { Modbus.Protocol_Analysis(&UART3); // 接收数据解析 HAL_UART_Receive_DMA(&huart3, UART3.pucRec_Buffer, UART3_Rec_LENGTH); // 重新开启接收DMA（在数据解析中会暂时关闭接收DMA） }}5、Modbus 收发数据详解
（1）Modbus结构体
typedef struct { uint16_t addr; void (*Protocol_Analysis)(UART_t*); } Modbus_t;（2）Modbus接收数据整体框架
#define UART_Order_Index 8#define FunctionCode_Read_Register 0x03#define FunctionCode_Write_Register 0x06#define UART3_Send_LENGTH 20#define UART3_Rec_LENGTH 20static void Protocol_Analysis(UART_t* UART){ UART_t* const COM_UART = UART; uint8_t i = 0, Index = 0; // 1、关闭接收 HAL_UART_AbortReceive(&huart3); // 2、整理接收数据 for(i=0; i<UART3_Rec_LENGTH; i++) { if(Index == 0) { if(*(COM_UART->pucRec_Buffer+i) != Modbus.addr) continue; } *(COM_UART->pucRec_Buffer + Index) = *(COM_UART->pucRec_Buffer + i); // 取7字节 if(Index == UART_Order_Index) break; Index++; } // 4、校验码 CRC_16.CRC_Value = CRC_16.CRC_Check(COM_UART->pucRec_Buffer, 6); CRC_16.CRC_H = (u_int8_t)(CRC_16.CRC_Value >> 8); CRC_16.CRC_L = (u_int8_t)CRC_16.CRC_Value; if(((*(COM_UART->pucRec_Buffer+6) == CRC_16.CRC_L) && (*(COM_UART->pucRec_Buffer+7) == CRC_16.CRC_H)) || ((*(COM_UART->pucRec_Buffer+6) == CRC_16.CRC_H) && (*(COM_UART->pucRec_Buffer+7) == CRC_16.CRC_L))) { //校验地址 if((*(COM_UART->pucRec_Buffer+0)) == Modbus.addr) { // 5、数据处理 if((*(COM_UART->pucRec_Buffer+1)) == FunctionCode_Read_Register) { Modbus_Read_Register(COM_UART); } else if((*(COM_UART->pucRec_Buffer+1)) == FunctionCode_Write_Register) { Modbus_Wrtie_Register(COM_UART); } } } //清缓存 for(i=0;i<UART3_Rec_LENGTH;i++) { *(COM_UART->pucRec_Buffer+i) = 0x00; }}Modbus_Read_Register函数数据解析（协议数据：地址码+功能码+数据长度(字节)+发送数据+CRC）连续读取从设备寄存器值返回给主设备。
static void Modbus_Read_Register(UART_t* UART){ UART_t* const COM_UART = UART; //校验地址 if((*(COM_UART->pucRec_Buffer+2) == 0x9C) && (*(COM_UART->pucRec_Buffer+3) == 0x41)) { 回应数据 //地址码 *(COM_UART->pucSend_Buffer+0) = Modbus.addr; //功能码 *(COM_UART->pucSend_Buffer+1) = FunctionCode_Read_Register; //数据长度(字节) *(COM_UART->pucSend_Buffer+2) = 2; //发送数据 // deep status *(COM_UART->pucSend_Buffer+3) = 0; *(COM_UART->pucSend_Buffer+4) = Deep.Read_Deep(); *(COM_UART->pucSend_Buffer+5) = 0; *(COM_UART->pucSend_Buffer+6) = 0x66; //插入CRC CRC_16.CRC_Value = CRC_16.CRC_Check(COM_UART->pucSend_Buffer,7); //计算CRC值 CRC_16.CRC_H = (uint8_t)(CRC_16.CRC_Value >> 8); CRC_16.CRC_L = (uint8_t)CRC_16.CRC_Value; *(COM_UART->pucSend_Buffer+7) = CRC_16.CRC_L; *(COM_UART->pucSend_Buffer+8) = CRC_16.CRC_H; //发送数据 UART3.SendArray(COM_UART->pucSend_Buffer,9); }}Modbus_Wrtie_Register函数数据解析。从主设备获取控制从设备外设的数值，解析后控制外设。
static void Modbus_Wrtie_Register(UART_t* UART){ UART_t* const COM_UART = UART; uint8_t i=0; //回应数据 for(i=0;i<8;i++) { *(COM_UART->pucSend_Buffer+i) = *(COM_UART->pucRec_Buffer+i); } //发送数据 UART3.SendArray(COM_UART->pucSend_Buffer,8); //解析数据，控制外设 if((*(COM_UART->pucRec_Buffer+2) == 0x9C) && (*(COM_UART->pucRec_Buffer+3) == 0x42)) { if(*(COM_UART->pucRec_Buffer+5) == Deep_Status_ON ) Deep.Deep_Enable(); else Deep.Deep_Disable(); }}为什么要使能DMA发送完成中断才会触发UART的发送完成中断？
答案就在代码里，带大家解析一遍相关代码：
// 调用HAL_UART_Transmit_DMA函数实现DMA发送HAL_UART_Transmit_DMA -> huart->hdmatx->XferCpltCallback = UART_DMATransmitCplt; // 设置发送完成回调函数static void UART_DMATransmitCplt(DMA_HandleTypeDef *hdma){ UART_HandleTypeDef *huart = (UART_HandleTypeDef *)((DMA_HandleTypeDef *)hdma)->Parent; /* DMA Normal mode*/ if ((hdma->Instance->CCR & DMA_CCR_CIRC) == 0U) { huart->TxXferCount = 0x00U; /* Disable the DMA transfer for transmit request by setting the DMAT bit in the UART CR3 register */ CLEAR_BIT(huart->Instance->CR3, USART_CR3_DMAT); /* Enable the UART Transmit Complete Interrupt */ SET_BIT(huart->Instance->CR1, USART_CR1_TCIE); // 当DMA发送完成后，会使能串口发送完成中断 } /* DMA Circular mode */ else {#if (USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS == 1) /*Call registered Tx complete callback*/ huart->TxCpltCallback(huart);#else /*Call legacy weak Tx complete callback*/ HAL_UART_TxCpltCallback(huart);#endif /* USE_HAL_UART_REGISTER_CALLBACKS */ }}当DMA发送完成后，会使能串口发送完成中断。配置打开UART3中断总开关。
HAL_UART_IRQHandler -> if (((isrflags & USART_SR_TC) != RESET) && ((cr1its & USART_CR1_TCIE) != RESET)) -> UART_EndTransmit_IT(huart); -> HAL_UART_TxCpltCallback(huart); // 回调函数为弱函数，可重构五、结果演示以及报文解析
实验测试使用USB转RS485工具。从设备板子上A B接口连接USB转RS485工具上对应A B接口。主设备为PC端安装的MThings进行Modbus收发数据测试。有兴趣的小伙伴可以体验下MTings官网
发送数据报文解析
[2023-03-05 13:13:03-802]COM34-发送：01 06 9c 42 00 01 c6 4e
[2023-03-05 13:13:03-827]COM34-接收：01 06 9c 42 00 01 c6 4e
0x01：主机要查询的从设备地址
0x06：功能码 修改写操作
0x9c 0x42：寄存器地址0x9c42转十进制地址为40,002
0x00 0x01：写入地址的数值为0x01 （控制从设备蜂鸣器打开）
0xc6 0x4e：CRC校验码
[2023-03-05 13:13:04-980]COM34-发送：01 06 9c 42 00 00 07 8e
[2023-03-05 13:13:05-012]COM34-接收：01 06 9c 42 00 00 07 8e
0x01：主机要查询的从设备地址
0x06：功能码 修改写操作
0x9c 0x42：寄存器地址0x9c42转十进制地址为40,002
0x00 0x01：写入地址的数值为0x00 （控制从设备蜂鸣器关闭）
0xc6 0x4e：CRC校验码
接收数据报文解析
[2023-03-05 13:41:54-954]COM34-发送：01 06 9c 42 00 01 c6 4e
[2023-03-05 13:41:54-977]COM34-接收：01 06 9c 42 00 01 c6 4e
0x01：从设备地址
0x06：功能码 修改写操作
0x9c 0x42：寄存器地址0x9c42转十进制地址为40,002
0x00 0x01：写入地址的数值为0x00 （控制从设备蜂鸣器关闭）
0xc6 0x4e：CRC校验码
[2023-03-05 13:41:56-289]COM34-发送：01 03 9c 41 00 02 ba 4f
0x01：主机要查询的从设备地址
0x03：功能码 查询读操作
0x9c 0x42：寄存器地址0x9c41转十进制地址为40,001
0x00 0x02：读取两个数据（一个数据2字节）
0xba 0x4f：CRC校验码
[2023-03-05 13:41:56-320]COM34-接收：01 03 02 00 01 00 66 d9 a3
0x01：告诉主机自己从设备地址
0x03：功能码 读操作
0x00 0x01：读出第一个数据为0x01，当前蜂鸣器打开状态
0x00 0x66：读取第二个数据为0x66（该值是本猿在代码中写死的值，后续功能会结合本章节modbus功能通信，敬请期待）
0xd9 0xa3：CRC校验码