//基本参数
#define baudrate 115200 //定义通讯波特率
#define slaveID 1 //定义modbus RTU从站站号
#define modbusDataSize 100
//定义modbus数据库空间大小,可根据实际情况自行修改大小
unsigned int modbusData[modbusDataSize]={};
//建立modbus数据库
//系统参数
#define bufferSize 255 //一帧数据的最大字节数量
unsigned char frame[bufferSize];
//用于保存接收或发送的数据
HardwareSerial* ModbusPort;
//函数声明
unsigned int calculateCRC(unsigned char* _regs,unsigned char
arraySize); //声明CRC校验函数
void modbusRTU_slave(); //声明modbus RTU从站函数
void responseError(unsigned char ID,unsigned char function,unsigned
char wrongNumber);
//声明错误信息返回函数
void modbusRTU_INI(HardwareSerial *SerialPort);
//声明modbus RTU端口初始化函数
//初始化函数
void setup()
{
delay(100);
modbusRTU_INI(&Serial);
//定义modbus通讯端口 端口0:&Serial 端口1:&Serial1
端口2:&Serial2
}
//主循环
void loop()
{
modbusRTU_slave();
//执行modbus函数
}
//modbus RTU端口初始化函数
//参数:端口号
void modbusRTU_INI(HardwareSerial *SerialPort)
{
ModbusPort = SerialPort;
(*ModbusPort).begin(baudrate);
(*ModbusPort).flush();
}
//支持功能码03,06,16
void modbusRTU_slave()
{
unsigned int characterTime; //字符时间
unsigned char errorFlag=0;
//错误标志
unsigned int crc16;
//校验位
unsigned char address=0;
if (baudrate > 19200)
//波特率大于19200时进入条件
{
characterTime =
750;
}
else
{
characterTime =
15000000/baudrate; //1.5字符时间
}
while((*ModbusPort).available()>0)
//如果串口缓冲区数据量大于0进入条件
{
if(address
{
frame[address]=(*ModbusPort).read();
address++;
}
else
//条件不满足时直接清空缓冲区
{
(*ModbusPort).read();
}
delayMicroseconds(characterTime);
//等待1.5个字符时间
if((*ModbusPort).available()==0)
//1.5个字符时间后缓冲区仍然没有收到数据,认为一帧数据已经接收完成,进入条件
{
unsigned
char function=frame[1]; //读取功能码
if(frame[0]==slaveID||frame[0]==0)
//站号匹配或者消息为广播形式,进入条件
{
crc16 = ((frame[address - 2] << 8) |
frame[address - 1]);
if(calculateCRC(&frame[0],address -
2)==crc16)
//数据校验通过,进入条件
{
if (frame[0]!=0 &&
(function == 3)) //功能码03不支持广播消息
{
unsigned
int startData=((frame[2] << 8) | frame[3]);
//读取modbus数据库起始地址
unsigned
int dataSize=((frame[4] << 8) | frame[5]);
//需要读取的modbus数据库数据长度
unsigned
int endData=startData+dataSize;
//需要读取的modbus数据库数据的结束地址
unsigned
char responseSize=5+dataSize*2;
//计算应答的数据长度
unsigned
int temp1,temp2,temp3;
if(dataSize>125 || endData>=modbusDataSize)
//读取数据的结束地址超过了modbus数据库的范围或单次读取的数据数量大于125
{
errorFlag=0x02; //数据超过范围
responseError(slaveID,function,errorFlag);
//返回错误消息
}
else
{
frame[0]=slaveID; //设定站号
frame[1]=function;
//设定功能码
frame[2]=dataSize*2;
//设定数据长度
temp3=3;
for(temp1=startData;temp1
{
temp2=modbusData[temp1];
//取出modbus数据库中的数据
frame[temp3]=temp2>>8;
temp3++;
frame[temp3]=temp2 &
0xFF;
temp3++;
}
crc16 =
calculateCRC(&frame[0],responseSize-2);
frame[responseSize-2] = crc16 >> 8;
//填写校验位
frame[responseSize-1]
= crc16
& 0xFF;
(*ModbusPort).write(&frame[0],responseSize);
//返回功能码03的消息
}
}
else if(function == 6)
//功能码为06时进入条件
{
unsigned
int startData=((frame[2] << 8) | frame[3]);
//写入modbus数据库的地址
unsigned
int setData=((frame[4] << 8) | frame[5]);
//写入modbus数据库的数值
{
errorFlag=0x02; //数据超过范围
responseError(slaveID,function,errorFlag);
//返回错误消息
}
else
{
modbusData[startData]=setData;
//写入数据到modbus数据库
frame[0]=slaveID; //设定站号
frame[1]=function;
//设定功能码
frame[2] = startData >> 8;
//填写数据库地址
frame[3] = startData & 0xFF;
frame[4] = modbusData[startData] >> 8;
//填写数据库数值
frame[5] = modbusData[startData]
& 0xFF;
crc16 = calculateCRC(&frame[0],6);
//计算校验值
frame[6] = crc16 >> 8;
//填写校验位
(*ModbusPort).write(&frame[0],8);
//返回功能码06的消息
}
}
else if(function == 16)
//功能码为16时进入条件
{
if(frame[6]!=address-9) //校验数据长度
{
errorFlag=0x03; //数据长度不符
responseError(slaveID,function,errorFlag);
//返回错误消息
}
{
unsigned int startData=((frame[2] << 8) |
frame[3]); //写入modbus数据库起始地址
unsigned int dataSize=((frame[4] << 8) |
frame[5]); //需要写入的modbus数据库数据长度
unsigned int endData=startData+dataSize;
//需要写入的modbus数据库数据的结束地址
if(dataSize>125
|| endData>=modbusDataSize)
//读取数据的结束地址超过了modbus数据库的范围或单次读取的数据数量大于125
{
errorFlag=0x02;
//数据超过范围
responseError(slaveID,function,errorFlag);
//返回错误消息
}
else
{
unsigned int
temp1,temp2;
temp2 = 7;
//从数据贞的第8个数据开始读取
for(temp1=startData;temp1
{
modbusData[temp1]=(frame[temp2]<<8|frame[temp2+1]);
//将数据写入modbus数据库中
temp2+=2;
}
frame[0]=slaveID;
//填写站号,frame[1]到frame[5]不变
crc16 =
calculateCRC(&frame[0],6); //计算CRC校验
frame[6] = crc16 >> 8;
//填写校验位
(*ModbusPort).write(&frame[0],8);
//发送功能码16的应答数据
}
}
}
else
//其他功能码
{
errorFlag
= 0x01; //不支持收到的功能码
responseError(slaveID,function,errorFlag);
//返回错误消息
}
}
else //数据校验错误
{
errorFlag = 0x03;
responseError(slaveID,function,errorFlag);
//返回错误消息
}
}
}
}
}
void responseError(unsigned char ID,unsigned char function,unsigned
char wrongNumber) //错误信息返回函数
{
unsigned int crc16;
//校验位
frame[0] = ID; //设定站号
frame[1] = function+0x80;
frame[2] = wrongNumber;
//填写错误代码
crc16 = calculateCRC(&frame[0],3);
//计算校验值
frame[3] = crc16 >> 8;
//填写校验位
(*ModbusPort).write(&frame[0],5);
//返回错误代码
}
//参数1:待校验数组的起始地址
//返回值CRC校验结果,16位,低字节在前
unsigned int calculateCRC(unsigned char* _regs,unsigned char
arraySize)
{
unsigned int temp, temp2, flag;
temp = 0xFFFF;
for (unsigned char i = 0; i < arraySize;
i++)
{
temp = temp ^
*(_regs+i);
for (unsigned char j = 1; j
<= 8; j++)
{
flag =
temp & 0x0001;
temp
>>= 1;
temp ^= 0xA001;
}
}
temp2 = temp >> 8;
temp = (temp << 8) | temp2;
temp &= 0xFFFF;
return temp;
}
