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低代码物联网开发板RS485串口及Modbus范例可接入机智云
机智云物联网
发布于 2023-6-16 15:05
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一、RS485基础通信例程实现的功能描述
开发板通过UART1接口 + SP485EEN芯片实现和电脑端串口调试助手的通信。并实现如下两个收发范例功能：
如果PC端通过485向开发板发送5字节数据，且5字节数据为06 07 08 09 0A，则黄色LED1闪烁一次
开发板每隔1秒通过485向PC端发送5字节数据，01 02 03 04 05
二、本实验教学目的
掌握基于ShineBlink的：
UART通信（占用RX1,TX1）
GPIO控制485转换芯片的方向（D2引脚控制485芯片的方向，高电平）
-GPIO控制LED1亮灭（D8连接黄色LED1）
三、本实验涉及的模块
485接口在开发板上的位置如下：
注意，为了使用485接口，必须将P7和P8跳线帽短接才能让TX1引脚、RX1引脚和485转换芯片连接。
四、完整源代码
以下代码实现了如下功能：
如果PC端通过485向开发板发送5字节数据，且5字节数据为06 07 08 09 0A，则黄色LED1闪烁一次
开发板每隔1秒通过485向PC端发送5字节数据，01 02 03 04 05
LIB_GpioOutputConfig(“D8”,“STANDARD”) --初始化GPIO控制黄色LED1
LIB_GpioOutputConfig(“D2”,“STANDARD”) --初始化GPIO控制Max485 RE DE 收发控制
–配置Uart1串口波特率为19200，用作485通讯
LIB_Uart1Config(“BAUDRATE_19200”)
–使能MAX485发送
function SendEn()
LIB_GpioWrite(“D2”,1)
end
–使能MAX485接收
function RecvEn()
LIB_GpioWrite(“D2”,0)
end
–使能10毫秒定时器开始工作
LIB_10msTimerConfig(“ENABLE”)
cnt_10ms = 0
–定义10毫秒定时器的中断函数
function LIB_10msTimerCallback()
cnt_10ms = cnt_10ms + 1
end
–开始大循环
while(GC(1) == true)
do
–每1秒发送5字节数据给PC端
if cnt_10ms >= 100 then --1000ms
cnt_10ms = 0
send_data = {1,2,3,4,5}
SendEn()
LIB_Uart1BlockSend(send_data)
RecvEn()
end
–查询是否收到PC端发来的5字节数据，并验证
recv_flag,recv_data = LIB_Uart1Recv()
if recv_flag == 1 and #recv_data == 5 then
if recv_data[1] == 6 and recv_data[2] == 7 and recv_data[3] == 8 and recv_data[4] == 9 and recv_data[5] == 10 then
LIB_GpioToggle(“D8”) --切换LED状态
end
end
end
复制代码
五、实验现象
将开发板的485接口通过485转USB工具和PC端连接以后，将上面的代码复制到开发板的虚拟TF卡中并开始运行，之后每秒钟可以在PC端串口调试助手收到开发板发来的5字节数据(01 02 03 04 05)，并且当调试助手向开发板下发(06 07 08 09 0a)以后，开发板的黄色LED灯会闪烁以下，如下图：
注意：软件需要勾选“HEX显示”和"HEX发送"。
设备和上位机（Modbus主机）通信的实现
简介：
下文介绍了如何用ShineBlink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
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、设备介绍
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：
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_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
LIB_Uart1BlockSend(data)
LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
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_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
LIB_Uart1BlockSend(sdata)
LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
end
--这里用0x03而不用0x04是因为很多主机只支持03 06 16指令，所以就随大流咯
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_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
LIB_Uart1BlockSend(sdata)
LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
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_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
LIB_Uart1BlockSend(sdata)
LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
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_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
LIB_Uart1BlockSend(sdata)
LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
end
end
end
end
–开始初始化ShineBlink
–配置Uart1串口波特率为19200，接485模块
LIB_Uart1Config(“BAUDRATE_19200”)
–485发送和接收控制引脚
LIB_GpioOutputConfig(“D2”,“STANDARD”)
LIB_GpioWrite(“D2”,0) --使能485模块接收
–开始大循环
while(GC(1) == true)
do
–Modbus通信处理
ModbusProcess()
end
复制代码
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
- 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
复制代码
- 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：
- 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
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