//基本參數
#define baudrate 115200 //定義通訊波特率
#define slaveID 1 //定義modbus RTU從站站號
#define modbusDataSize 100 //定義modbus數據庫空間大小,可根據實際情況自行修改大小
unsigned int modbusData[modbusDataSize]={}; //建立modbus數據庫
//系統參數
#define bufferSize 255 //一幀數據的最大字節數量
unsigned char frame[bufferSize]; //用于保存接收或發送的數據
HardwareSerial* ModbusPort;
//函數聲明
unsigned int calculateCRC(unsigned char* _regs,unsigned char arraySize); //聲明CRC校驗函數
void modbusRTU_slave(); //聲明modbus RTU從站函數
void responseError(unsigned char ID,unsigned char function,unsigned char wrongNumber); //聲明錯誤信息返回函數
void modbusRTU_INI(HardwareSerial *SerialPort); //聲明modbus RTU端口初始化函數
//初始化函數
void setup()
{
delay(100);
modbusRTU_INI(&Serial); //定義modbus通訊端口 端口0:&Serial 端口1:&Serial1 端口2:&Serial2
}
//主循環
void loop()
{
modbusRTU_slave(); //執行modbus函數
}
//modbus RTU端口初始化函數
//參數:端口號
void modbusRTU_INI(HardwareSerial *SerialPort)
{
ModbusPort = SerialPort;
(*ModbusPort).begin(baudrate);
(*ModbusPort).flush();
}
//modbus RTU從站函數
//支持功能碼03,06,16
void modbusRTU_slave()
{
unsigned int characterTime; //字符時間
unsigned char errorFlag=0; //錯誤標志
unsigned int crc16; //校驗位
unsigned char address=0;
if (baudrate > 19200) //波特率大于19200時進入條件
{
characterTime = 750;
}
else
{
characterTime = 15000000/baudrate; //1.5字符時間
}
while((*ModbusPort).available()>0) //如果串口緩沖區數據量大于0進入條件
{
if(address
{
frame[address]=(*ModbusPort).read();
address++;
}
else //條件不滿足時直接清空緩沖區
{
(*ModbusPort).read();
}
delayMicroseconds(characterTime); //等待1.5個字符時間
if((*ModbusPort).available()==0) //1.5個字符時間后緩沖區仍然沒有收到數據,認為一幀數據已經接收完成,進入條件
{
unsigned char function=frame[1]; //讀取功能碼
if(frame[0]==slaveID||frame[0]==0) //站號匹配或者消息為廣播形式,進入條件
{
crc16 = ((frame[address - 2] << 8) | frame[address - 1]);
if(calculateCRC(&frame[0],address - 2)==crc16) //數據校驗通過,進入條件
{
if (frame[0]!=0 && (function == 3)) //功能碼03不支持廣播消息
{
unsigned int startData=((frame[2] << 8) | frame[3]); //讀取modbus數據庫起始地址
unsigned int dataSize=((frame[4] << 8) | frame[5]); //需要讀取的modbus數據庫數據長度
unsigned int endData=startData+dataSize; //需要讀取的modbus數據庫數據的結束地址
unsigned char responseSize=5+dataSize*2; //計算應答的數據長度
unsigned int temp1,temp2,temp3;
if(dataSize>125 || endData>=modbusDataSize) //讀取數據的結束地址超過了modbus數據庫的范圍或單次讀取的數據數量大于125
{
errorFlag=0x02; //數據超過范圍
responseError(slaveID,function,errorFlag); //返回錯誤消息
}
else
{
frame[0]=slaveID; //設定站號
frame[1]=function; //設定功能碼
frame[2]=dataSize*2; //設定數據長度
temp3=3;
for(temp1=startData;temp1
{
temp2=modbusData[temp1]; //取出modbus數據庫中的數據
frame[temp3]=temp2>>8;
temp3++;
frame[temp3]=temp2 & 0xFF;
temp3++;
}
crc16 = calculateCRC(&frame[0],responseSize-2);
frame[responseSize-2] = crc16 >> 8; //填寫校驗位
frame[responseSize-1] = crc16 & 0xFF;
(*ModbusPort).write(&frame[0],responseSize); //返回功能碼03的消息
}
}
else if(function == 6) //功能碼為06時進入條件
{
unsigned int startData=((frame[2] << 8) | frame[3]); //寫入modbus數據庫的地址
unsigned int setData=((frame[4] << 8) | frame[5]); //寫入modbus數據庫的數值
if(startData>=modbusDataSize)
{
errorFlag=0x02; //數據超過范圍
responseError(slaveID,function,errorFlag); //返回錯誤消息
}
else
{
modbusData[startData]=setData; //寫入數據到modbus數據庫
frame[0]=slaveID; //設定站號
frame[1]=function; //設定功能碼
frame[2] = startData >> 8; //填寫數據庫地址
frame[3] = startData & 0xFF;
frame[4] = modbusData[startData] >> 8; //填寫數據庫數值
frame[5] = modbusData[startData] & 0xFF;
crc16 = calculateCRC(&frame[0],6); //計算校驗值
frame[6] = crc16 >> 8; //填寫校驗位
frame[7] = crc16 & 0xFF;
(*ModbusPort).write(&frame[0],8); //返回功能碼06的消息
}
}
else if(function == 16) //功能碼為16時進入條件
{
if(frame[6]!=address-9) //校驗數據長度
{
errorFlag=0x03; //數據長度不符
responseError(slaveID,function,errorFlag); //返回錯誤消息
}
else //校驗數據長度正確
{
unsigned int startData=((frame[2] << 8) | frame[3]); //寫入modbus數據庫起始地址
unsigned int dataSize=((frame[4] << 8) | frame[5]); //需要寫入的modbus數據庫數據長度
unsigned int endData=startData+dataSize; //需要寫入的modbus數據庫數據的結束地址
if(dataSize>125 || endData>=modbusDataSize) //讀取數據的結束地址超過了modbus數據庫的范圍或單次讀取的數據數量大于125
{
errorFlag=0x02; //數據超過范圍
responseError(slaveID,function,errorFlag); //返回錯誤消息
}
else
{
unsigned int temp1,temp2;
temp2 = 7; //從數據貞的第8個數據開始讀取
for(temp1=startData;temp1
{
modbusData[temp1]=(frame[temp2]<<8|frame[temp2+1]); //將數據寫入modbus數據庫中
temp2+=2;
}
frame[0]=slaveID; //填寫站號,frame[1]到frame[5]不變
crc16 = calculateCRC(&frame[0],6); //計算CRC校驗
frame[6] = crc16 >> 8; //填寫校驗位
frame[7] = crc16 & 0xFF;
(*ModbusPort).write(&frame[0],8); //發送功能碼16的應答數據
}
}
}
else //其他功能碼
{
errorFlag = 0x01; //不支持收到的功能碼
responseError(slaveID,function,errorFlag); //返回錯誤消息
}
}
else //數據校驗錯誤
{
errorFlag = 0x03;
responseError(slaveID,function,errorFlag); //返回錯誤消息
}
}
}
}
}
void responseError(unsigned char ID,unsigned char function,unsigned char wrongNumber) //錯誤信息返回函數
{
unsigned int crc16; //校驗位
frame[0] = ID; //設定站號
frame[1] = function+0x80;
frame[2] = wrongNumber; //填寫錯誤代碼
crc16 = calculateCRC(&frame[0],3); //計算校驗值
frame[3] = crc16 >> 8; //填寫校驗位
frame[4] = crc16 & 0xFF;
(*ModbusPort).write(&frame[0],5); //返回錯誤代碼
}
//CRC校驗函數
//參數1:待校驗數組的起始地址
//參數2:待校驗數組的長度
//返回值CRC校驗結果,16位,低字節在前
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;
if (flag)
temp ^= 0xA001;
}
}
temp2 = temp >> 8;
temp = (temp << 8) | temp2;
temp &= 0xFFFF;
return temp;
}