freemodbus移植進STM32(包含HAL庫和標準庫兩種方法)

来源:https://www.cnblogs.com/Mark-42/archive/2023/05/22/17041713.html
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#freemodbus移植 >基於freemodbus1.6 >使用HAL庫 >軟體：stm32cubemx stm32cubeide >>後續會更新標準庫的移植。以及rtos下的移植（儘量） ##下載freemodbus1.6 這個獲取方法網上到處都是，不細說了。 ##cubemx新建工程 新建工 ...


freemodbus移植

基於freemodbus1.6
使用HAL庫
軟體：stm32cubemx stm32cubeide

後續會更新標準庫的移植。以及rtos下的移植（儘量）

下載freemodbus1.6

這個獲取方法網上到處都是，不細說了。

cubemx新建工程

新建工程只列出了與移植freemodbus相關的設置
這裡我使用的是485通信，所以額外使能了一個引腳
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使能一個定時器，這裡我用的是tim2。並且開始定時器2中斷
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其他設置如下圖，參數其實設什麼無所謂，因為後面要改的，我們並不用系統的初始化函數。
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然後使能一個串口，我這裡用的串口1，參數其實設什麼無所謂，因為後面要改的，
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這裡可以把串口1和定時器2的最前面的取消勾選，就不會生成他們的初始化函數，不勾也沒有太大關係，因為我們的函數在他之後，會覆蓋掉系統的設置。
image

另外在中斷優先順序設置中，將串口優先順序設置高於定時器2，數字越小越高。
image
相關的中斷處理函數也要生成。
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然後就可以generate code！生成代碼。

代碼修改

首先我們在我們項目的根目錄中新建一個freemodbus文件夾，文件夾中再建一個modbus文件夾，一個port文件夾。
image
把你最開始下載下來的freemodbus中modbus文件夾中的內容複製到你剛纔的modbus文件夾中，
image
把你最開始下載下來的freemodbus中demo/bare路徑下的內容全部複製到你剛纔的port文件夾中
image

然後我們進入cubeide，右鍵項目->屬性，配置頭文件和源文件路徑。
image
把如圖六個頭文件路徑添加。
image
把如圖最下麵兩個源文件路徑添加。
image

先在port.h文件中補充這兩個巨集定義，這是HAL庫的全局中斷開啟、關閉函數。
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ok，然後我們修改portserail.c
這兩個函數前面的static標誌去掉。
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vMBPortSerialEnable函數修改如下

void
vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{
    /* If xRXEnable enable serial receive interrupts. If xTxENable enable
     * transmitter empty interrupts.
     */
	if (xRxEnable)						//將串口收發中斷和modbus聯繫起來，下麵的串口改為自己使能的串口
				{
					__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,UART_IT_RXNE);	//我用的是串口2，故為&huart2
					HAL_GPIO_WritePin(EN485_GPIO_Port, EN485_Pin, GPIO_PIN_RESET);//
				}
			else
				{
					__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2,UART_IT_RXNE);
					HAL_GPIO_WritePin(EN485_GPIO_Port, EN485_Pin, GPIO_PIN_SET);//
				}
	if (xTxEnable)
				{
				HAL_GPIO_WritePin(EN485_GPIO_Port, EN485_Pin, GPIO_PIN_SET);//
					__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2,UART_IT_TXE);
				}//
			else
				{
				HAL_GPIO_WritePin(EN485_GPIO_Port, EN485_Pin, GPIO_PIN_RESET);//
					__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2,UART_IT_TXE);
				}

}

串口初始化函數如下

BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{
			huart2.Instance = USART2;
		    huart2.Init.BaudRate = ulBaudRate;
		    huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
		    huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
		    huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
		    huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

		    switch(eParity)
		    {
		    // 奇校驗
		    case MB_PAR_ODD:
		        huart2.Init.Parity = UART_PARITY_ODD;
		        huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B;            // 帶奇偶校驗數據位為9bits
		        break;

		    // 偶校驗
		    case MB_PAR_EVEN:
		        huart2.Init.Parity = UART_PARITY_EVEN;
		        huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_9B;            // 帶奇偶校驗數據位為9bits
		        break;

		    // 無校驗
		    default:
		        huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
		        huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;            // 無奇偶校驗數據位為8bits
		        break;
		    }

		    return HAL_UART_Init(&huart2) == HAL_OK ? TRUE : FALSE;
}

收發位元組函數如下

BOOL
xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{
    /* Put a byte in the UARTs transmit buffer. This function is called
     * by the protocol stack if pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) has been
     * called. */
	HAL_GPIO_WritePin(EN485_GPIO_Port, EN485_Pin, GPIO_PIN_SET);//

	    if(HAL_UART_Transmit (&huart2 ,(uint8_t *)&ucByte,1,10) != HAL_OK )
	        return FALSE ;//HAL_UART_Transmit最後一位形參為最大發送時間，
	    				  //超出改時間退出發送，可能導致485發送失敗，可稍微長一點。
	    else
	        return TRUE;
}

BOOL
xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{
    /* Return the byte in the UARTs receive buffer. This function is called
     * by the protocol stack after pxMBFrameCBByteReceived( ) has been called.
     */
	   HAL_GPIO_WritePin(EN485_GPIO_Port, EN485_Pin, GPIO_PIN_RESET);

	    if(HAL_UART_Receive (&huart2,(uint8_t *)pucByte,1,10) != HAL_OK )
	        return FALSE ;
	    else
	        return TRUE;
}

然後我們修改porttimer.c
首先依舊去掉這個函數前的static標誌，方便之後調用，函數聲明和函數實體前的static都要去掉
image

然後修改這幾個函數：
定時器初始化函數

BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{
			TIM_ClockConfigTypeDef sClockSourceConfig = {0};
		    TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};

		    htim2.Instance = TIM2;
		    htim2.Init.Prescaler = 3599;								// 50us記一次數
		    htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
		    htim2.Init.Period = usTim1Timerout50us-1;					// usTim1Timerout50us * 50即為定時器溢出時間
		    htim2.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;
		    htim2.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;
		    if (HAL_TIM_Base_Init(&htim2) != HAL_OK)
		    {
		        return FALSE;
		    }
		    sClockSourceConfig.ClockSource = TIM_CLOCKSOURCE_INTERNAL;
		    if (HAL_TIM_ConfigClockSource(&htim2, &sClockSourceConfig) != HAL_OK)
		    {
		        return FALSE;
		    }
		    sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_UPDATE;
		    sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;
		    if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim2, &sMasterConfig) != HAL_OK)
		    {
		        return FALSE;
		    }

		    return TRUE;
}

然後是定時器開啟、關閉、中斷服務函數

inline void
vMBPortTimersEnable(  )
{
    /* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
		__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);//避免程式一上電就進入定時器中斷
		__HAL_TIM_ENABLE_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);
		__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2, 0);		// 清空計數器
	    __HAL_TIM_ENABLE(&htim2);				// 使能定時器

}

inline void
vMBPortTimersDisable(  )
{
    /* Disable any pending timers. */
    __HAL_TIM_DISABLE(&htim2);				// 禁能定時器
	__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim2,0);
	__HAL_TIM_DISABLE_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);
	__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim2,TIM_IT_UPDATE);
}

/* Create an ISR which is called whenever the timer has expired. This function
 * must then call pxMBPortCBTimerExpired( ) to notify the protocol stack that
 * the timer has expired.
 */
void prvvTIMERExpiredISR( void )
{
    ( void )pxMBPortCBTimerExpired(  );
}

最後還有兩處修改，有的教程中並沒有提到這兩處修改，應該是與vMBPortSerialEnable中使用USART_IT_TC還是USART_IT_TXE中斷標誌有關，如果使用USART_IT_TC中斷的話需要添加這兩處修改，就我目前使用USART_IT_TXE中斷標誌的情況下，加上這兩處修改也並無問題，待後續研究明白了再更新

//啟動第一次發送，進入發送完成中斷
           xMBPortSerialPutByte( ( CHAR )*pucSndBufferCur );
           pucSndBufferCur++;  /* next byte in sendbuffer. */
           usSndBufferCount--;
   		//添加代碼end

 //插入代碼begin
                if(eStatus==MB_ENOERR)
                {
                	xMBRTUTransmitFSM();  //發送一幀數據中第一個位元組出發發送完成中斷
                }
                //插入代碼end

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image

在系統的中斷處理.c中添加以下的函數聲明，有些教程是自己寫的中斷處理，這裡我們還是用系統自己的。

定時器中斷處理函數： 

void TIM2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 0 */

	  HAL_NVIC_ClearPendingIRQ(TIM2_IRQn);

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 0 */
  HAL_TIM_IRQHandler(&htim2);
  /* USER CODE BEGIN TIM2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END TIM2_IRQn 1 */
}

串口中斷函數：

void USART2_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */
	  if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_RXNE)!= RESET)
	  		{
	  			prvvUARTRxISR();//接收中斷
	  		}

	  	if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_TXE)!= RESET)
	  		{
	  			prvvUARTTxReadyISR();//發送中斷
	  		}

	    HAL_NVIC_ClearPendingIRQ(USART2_IRQn);
  /* USER CODE END USART2_IRQn 0 */
  HAL_UART_IRQHandler(&huart2);
  /* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 1 */

  /* USER CODE END USART2_IRQn 1 */
}

在文檔末尾user code 代碼段添加定時器中斷回調函數：

/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{
  /* NOTE : This function Should not be modified, when the callback is needed,
            the __HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file
   */
	if(htim->Instance == TIM2)
	{
		prvvTIMERExpiredISR( );
	}

}
/* USER CODE END 1 */

回到main函數

image
首先包含幾個頭文件
在Private define段添加如下：

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
//輸入寄存器起始地址
#define REG_INPUT_START       0x0001
//輸入寄存器數量
#define REG_INPUT_NREGS       8
//保持寄存器起始地址
#define REG_HOLDING_START     0x0001
//保持寄存器數量
#define REG_HOLDING_NREGS     8

//線圈起始地址
#define REG_COILS_START       0x0001
//線圈數量
#define REG_COILS_SIZE        16

//離散寄存器起始地址
#define REG_DISCRETE_START    0x0001
//離散寄存器數量
#define REG_DISCRETE_SIZE     16
/* USER CODE END PD */

Private variables段添加如下：

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
//輸入寄存器內容
uint16_t usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS] = {0x1000,0x1001,0x1002,0x1003,0x1004,0x1005,0x1006,0x1007};
//輸入寄存器起始地址
uint16_t usRegInputStart = REG_INPUT_START;

//保持寄存器內容
uint32_t usRegHoldingBuf[REG_HOLDING_NREGS] = {0x147b,0x3f8e,0x147b,0x400e,0x1eb8,0x4055,0x147b,0x408e};
//保持寄存器起始地址
uint16_t usRegHoldingStart = REG_HOLDING_START;

//線圈狀態
uint8_t ucRegCoilsBuf[REG_COILS_SIZE / 8] = {0x01,0x02};
//離散輸入狀態
uint8_t usRegDiscreteBuf[REG_DISCRETE_SIZE / 8] = {0x01,0x02};

uint8_t testfalg=0;

extern unsigned char NUM [];
/* USER CODE END PV */

Private function prototypes段添加如下：

/* USER CODE BEGIN PFP */
/**
 * @Brief : 讀輸入寄存器處理函數，功能碼04
 * @param  pucRegBuffer    保存輸入寄存器值的緩存
 * @param  usAddress       寄存器地址
 * @param  usNRegs         讀取個數
 * @return?eMBErrorCode?
 */
eMBErrorCode
eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    int             iRegIndex;

    if( ( usAddress >= REG_INPUT_START )\
        && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )
    {
        iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );
        while( usNRegs > 0 )
        {
            *pucRegBuffer++ = ( UCHAR )( usRegInputBuf[iRegIndex] >> 8 );
            *pucRegBuffer++ = ( UCHAR )( usRegInputBuf[iRegIndex] & 0xFF );
            iRegIndex++;
            usNRegs--;
        }
    }
    else
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }

    return eStatus;
}

/**
 * @Brief : 讀保持寄存器處理函數，功能碼03
 * @param  pucRegBuffer
 * @param  usAddress
 * @param  usNRegs
 * @param  eMode
 * @return?eMBErrorCode?
 */
eMBErrorCode
eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode )
{
	eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
	int             iRegIndex;


	if((usAddress >= REG_HOLDING_START)&&\
		((usAddress+usNRegs) <= (REG_HOLDING_START + REG_HOLDING_NREGS)))
	{
		iRegIndex = (int)(usAddress - usRegHoldingStart);
		switch(eMode)
		{
			case MB_REG_READ://�??? MB_REG_READ = 0
        	while(usNRegs > 0)
				{
					*pucRegBuffer++ = (uint8_t)(usRegHoldingBuf[iRegIndex] >> 8);
					*pucRegBuffer++ = (uint8_t)(usRegHoldingBuf[iRegIndex] & 0xFF);
          			iRegIndex++;
          			usNRegs--;
				}
        	break;
			case MB_REG_WRITE://�??? MB_REG_WRITE = 1
			while(usNRegs > 0)
				{
					usRegHoldingBuf[iRegIndex] = *pucRegBuffer++ << 8;
          			usRegHoldingBuf[iRegIndex] |= *pucRegBuffer++;
          			iRegIndex++;
          			usNRegs--;
        		}
		}
	}
	else//錯誤
	{
		eStatus = MB_ENOREG;
	}

	return eStatus;
}

/**
  *****************************************************************************
  * @Name   : 操作線圈
  *
  * @Brief  : 對應功能�???0x01 -> eMBFuncReadCoils
  *                    0x05 -> eMBFuncWriteCoil
  *                    0x15 -> 寫多個線�??? eMBFuncWriteMultipleCoils
  *
  * @Input  : *pucRegBuffer：數據緩衝區，響應主機用
  *           usAddress:     寄存器地�???
  *           usNRegs:       操作寄存器個�???
  *           eMode:         功能�???
  *
  * @Output : none
  *
  * @Return : Modbus狀�?�信�???
  *****************************************************************************
**/
eMBErrorCode eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode )
{
	eMBErrorCode	eStatus = MB_ENOERR;
	int 			iNCoils = ( int )usNCoils;
	unsigned short	usBitOffset;

	/* Check if we have registers mapped at this block. */
	if( ( usAddress >= REG_COILS_START ) &&	( usAddress + usNCoils <= REG_COILS_START + REG_COILS_SIZE ) )
	{
		usBitOffset = ( unsigned short )( usAddress - REG_COILS_START );
		switch ( eMode )
		{
			/* Read current values and pass to protocol stack. */
			case MB_REG_READ:
			while( iNCoils > 0 )
			{
				*pucRegBuffer++ = xMBUtilGetBits( ucRegCoilsBuf, usBitOffset,	( unsigned char )( iNCoils > 8 ? 8 : iNCoils ) );
				iNCoils -= 8;
				usBitOffset += 8;
			}
			break;

				/* Update current register values. */
			case MB_REG_WRITE:
			while( iNCoils > 0 )
			{
				xMBUtilSetBits( ucRegCoilsBuf, usBitOffset,	( unsigned char )( iNCoils > 8 ? 8 : iNCoils ),	*pucRegBuffer++ );
				iNCoils -= 8;
				usBitOffset += 8;
			}
			break;
		}

	}
	else
	{
		eStatus = MB_ENOREG;
	}
	return eStatus;
}


/**
  *****************************************************************************
  * @Name   : 操作離散寄存�???
  *
  * @Brief  : 對應功能�???0x02 -> eMBFuncReadDiscreteInputs
  *
  * @Input  : *pucRegBuffer：數據緩衝區，響應主機用
  *           usAddress:     寄存器地�???
  *           usNRegs:       操作寄存器個�???
  *
  * @Output : none
  *
  * @Return : Modbus狀�?�信�???
  *****************************************************************************
**/
//eMBErrorCode eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
//{
//	pucRegBuffer = pucRegBuffer;

//	return MB_ENOREG;
//}

eMBErrorCode
eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
{
    eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;
    short           iNDiscrete = ( short )usNDiscrete;
    USHORT  usBitOffset;

    /* Check if we have registers mapped at this  block. */
    if( ( usAddress >= REG_DISCRETE_START ) && ( usAddress + usNDiscrete <= REG_DISCRETE_START + REG_DISCRETE_SIZE ) )
    {
        usBitOffset = ( USHORT )( usAddress - REG_DISCRETE_START );
        while( iNDiscrete > 0 )
        {
            *pucRegBuffer++ =
            xMBUtilGetBits( usRegDiscreteBuf, usBitOffset,( UCHAR )( iNDiscrete > 8 ? 8 : iNDiscrete ) );
            iNDiscrete -= 8;
            usBitOffset += 8;
        }
    }
    else
    {
        eStatus = MB_ENOREG;
    }
    return eStatus;
}
/* USER CODE END PFP */

新建變數estatus 前後說的這些添加內容必須夾在user code欄位中，否則cubemx修改工程重新生成代碼後，你修改的內容會消失
image
初始化、使能
image
因為前面在串口初始化中，串口選擇是被我寫死的，不能通過這裡的第三個形參去選擇使用串口幾，但是通過簡單修改可以實現自由配置

最後在main函數中啟動輪詢就可以了
image

最後你把想傳出去的數據放在各個寄存器中，外部modbus主機就可以查詢到你放入寄存器的數據了

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */
//輸入寄存器內容
uint16_t usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS] = {0x1000,0x1001,0x1002,0x1003,0x1004,0x1005,0x1006,0x1007};
//輸入寄存器起始地址
uint16_t usRegInputStart = REG_INPUT_START;

//保持寄存器內容
uint32_t usRegHoldingBuf[REG_HOLDING_NREGS] = {0x147b,0x3f8e,0x147b,0x400e,0x1eb8,0x4055,0x147b,0x408e};
//保持寄存器起始地址
uint16_t usRegHoldingStart = REG_HOLDING_START;

//線圈狀態
uint8_t ucRegCoilsBuf[REG_COILS_SIZE / 8] = {0x01,0x02};
//離散輸入狀態
uint8_t usRegDiscreteBuf[REG_DISCRETE_SIZE / 8] = {0x01,0x02};

uint8_t testfalg=0;

extern unsigned char NUM [];
/* USER CODE END PV */

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