ModbusRTU和ModbusTCP协议模板C语言.docx
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ModbusRTU和ModbusTCP协议模板C语言
Modbus-RTU和Modbus-TCP协议模板（C语言）
简介：
在单片机内部实现modbus协议，可以简单地将变量的值映射到modbus寄存器地址，这种方法是高效的，但是有以下缺点：
1、通常不支持一条指令操作多个变量（寄存器）；2、可移植性较差。
本模板使用8位数组模拟modbus寄存器。
06,10指令均对数组进行写操作，同时记录寄存器的写入操作，在其他地方定时判断“写入标志”，将“写入标志”置位的“模拟寄存器”的值转移到相关变量，或进行其他操作。
03指令读取最新数据，要求定时将变量的值写入“模拟寄存器”。
本模板缺点是占用资源较多、效率较低，优点是完整支持了modbus的03,06,10指令。
Modbus-RTU简介：
1、Modbus读寄存器指令（0x03）
地址（1B）+功能码（1B）+起始地址（2B）+寄存器数量（2B）+CRC（2B）
返回：
地址（1B）+功能码（1B）+字节数（1B）+数据值（2*“寄存器数量”Bytes或者“字节数”）+CRC（2B）
2、Modbus写单个寄存器指令（0x06）
地址（1B）+功能码（1B）+寄存器地址（2B）+数据值（2B）+CRC（2B）
返回：
地址（1B）+功能码（1B）+寄存器地址（2B）+数据值（2B）+CRC（2B）（返回与发送的指令相同）
3、Modbus写多个寄存器指令（0x10）
地址（1B）+功能码（1B）+起始地址（2B）+写寄存器数量（2Bn）+字节计数（1Bn*2）+数据（n*2B）+CRC（2B）
返回：
地址（1B）+功能码（1B）+起始地址（2B）+写寄存器数量（2B）+CRC（2B）
Modbus-TCP简介：
在MODBUS-RTU前添加6个字节，并删除MODBUS-RTU的CRC校验。
示例指令：
005100000009011000010001020000
6个字节部分称为“MBAP报文头”
示例：
005100000009
0051是客户端发出的校验信息，服务端原内容返回即可
0000表示modbus-tcp协议
0009表示后面还有9个字节
后面部分：
011000010001020000
01设备地址
10表示10指令
0001起始地址
0001写寄存器数量
02字节计数
0000数据
响应指令:
005100000006011000010001
System.h：
#ifndef_SYSTEM_H_
#define_SYSTEM_H_
#include"stm32f10x.h"
//=======================不常改动项==========================================
/******stm32f10x.h第505、506、507行已经定义了u32,u16和u8******/
//typedefunsignedcharu8;
//typedefunsignedshortintu16;
//typedefunsignedintu32;
//typedefunsignedcharINT8U;
//typedefunsignedshortintINT16U;
//typedefunsignedintINT32U;
//typedefsignedcharint8_t;
//typedefsignedshortintint16_t;
//typedefsignedintint32_t;
//typedefsignedlonglongintint64_t
typedefunsignedlonglongintu64;
typedefunsignedcharbool_t;
#defineFALSE0
#defineTRUE!
FALSE
#defineNULL0
#endif
CRC_Check.h
#ifndef_CRC_CHECK_H_
#define_CRC_CHECK_H_
#include"system.h"
u16CRC16_Verify（u8*puchMsg,u16usDataLen）;
#endif
CRC_Check.c
#include"CRC_Check.h"
/*
*高位表
*/
staticconstu8auchCRCHi[]={
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,
0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,
0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,
0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,
0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,
0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,
0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,
0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,
0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,
0x40
};
/*
*低位表
*/
staticconstu8auchCRCLo[]={
0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,
0x04,0xCC,0x0C,0x0D,0xCD,0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,
0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,
0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,
0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,
0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,0x3E,0xFE,0xFA,0x3A,
0x3B,0xFB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,0x28,0xE8,0xE9,0x29,0xEB,0x2B,0x2A,0xEA,0xEE,
0x2E,0x2F,0xEF,0x2D,0xED,0xEC,0x2C,0xE4,0x24,0x25,0xE5,0x27,0xE7,0xE6,0x26,
0x22,0xE2,0xE3,0x23,0xE1,0x21,0x20,0xE0,0xA0,0x60,0x61,0xA1,0x63,0xA3,0xA2,
0x62,0x66,0xA6,0xA7,0x67,0xA5,0x65,0x64,0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F,
0x6E,0xAE,0xAA,0x6A,0x6B,0xAB,0x69,0xA9,0xA8,0x68,0x78,0xB8,0xB9,0x79,0xBB,
0x7B,0x7A,0xBA,0xBE,0x7E,0x7F,0xBF,0x7D,0xBD,0xBC,0x7C,0xB4,0x74,0x75,0xB5,
0x77,0xB7,0xB6,0x76,0x72,0xB2,0xB3,0x73,0xB1,0x71,0x70,0xB0,0x50,0x90,0x91,
0x51,0x93,0x53,0x52,0x92,0x96,0x56,0x57,0x97,0x55,0x95,0x94,0x54,0x9C,0x5C,
0x5D,0x9D,0x5F,0x9F,0x9E,0x5E,0x5A,0x9A,0x9B,0x5B,0x99,0x59,0x58,0x98,0x88,
0x48,0x49,0x89,0x4B,0x8B,0x8A,0x4A,0x4E,0x8E,0x8F,0x4F,0x8D,0x4D,0x4C,0x8C,
0x44,0x84,0x85,0x45,0x87,0x47,0x46,0x86,0x82,0x42,0x43,0x83,0x41,0x81,0x80,
0x40
};
/*******************************************
*16位CRC校验函数,查表法
*******************************************/
u16CRC16_Verify（u8*puchMsg,u16usDataLen）
{
u8uchCRCHi=0xFF;
u8uchCRCLo=0xFF;
u16uIndex;
while（usDataLen--）
{
uIndex=uchCRCHi^*puchMsg++;
uchCRCHi=uchCRCLo^auchCRCHi[uIndex];
uchCRCLo=auchCRCLo[uIndex];
}
//return（（（u16）（uchCRCLo）<<8）|uchCRCHi）;
return（（（u16）（uchCRCHi）<<8）|uchCRCLo）;
}
Modbus_RTU.h
#ifndef_MODBUS_RTU_H_
#define_MODBUS_RTU_H_
#include"system.h"
/*-----------------------------------------------------
*是否启用“记录写入功能”
*0=不记录写入操作，1=记录写入操作。
*需要将数据存储到其他地方时，需要开启“记录写入功能”。
-----------------------------------------------------*/
#defineREC_WRITE1
/*---------------------------------------
*定义MODBUS缓存大小（8位）
*寄存器数量=MODBUS_BUFFER_LEN/2
---------------------------------------*/
#defineMODBUS_BUFFER_LEN4000
#defineMODBUS_IDLE_REG0xFFFF//MODBUS空闲寄存器地址。
表示未配置，不允许操作。
externu8*Modbus_sBuf;
externu8Modbus_Buffer[MODBUS_BUFFER_LEN];
externu16Modbus_Start_Addr;
externu8Modbus_Swap_Endian;
u16Modbus_16BitsSwapEndian（u16num）;
u32Modbus_32BitsSwapEndian（u32num）;
u64Modbus_64BitsSwapEndian（u64num）;
u8Modbus_Read_WRecord（u16start,u16length）;
voidModbus_Write_WRecord（u16start,u16length,u8sta）;
u8Modbus_Read_Buffer（u8*buffer,u16addr,u16length）;
u8Modbus_Write_Buffer（u8*buffer,u16addr,u16length）;
voidModbus_Example（void）;
voidModbus_WRecod_Example（void）;
voidModbus_Init（void）;
u8Modbus_RTU_Handler（u8*rBuf,void（*Send_Function）（u8*string,u16x））;
#endif
Modbus_RTU.c
#include"Modbus_RTU.h"
#include"CRC_Check.h"
#defineModbus_Addr1//modbus地址。
可以定义为在其他地方定义的地址，例如save.localAddr。
//u8*Modbus_sBuf=Usart_sBuf;//发送缓存
u8Modbus_sBuf[128];//由外部定义时，使用上面的定义方法。
u8Modbus_Buffer[MODBUS_BUFFER_LEN];//modbus缓存（定义为8位方便传输）
u16Modbus_Start_Addr=0;//modbus起始地址
u8Modbus_Swap_Endian=1;//0=不转换字节顺序，1=允许转换字节顺序（51单片机设为0，STM32设为1）
#ifREC_WRITE
u8Modbus_WRecord[MODBUS_BUFFER_LEN/16+1];//记录modbus寄存器的写入操作。
需要将数据存储到其他地方时，需要开启“写入记录功能”。
#endif
/*--------------------------------------------------
*读modbus寄存器（16位）写入状态
*start：
起始地址
*length：
寄存器个数
*返回：
0个寄存器有写入操作，返回0
*至少有1个寄存器有写入操作，返回1
--------------------------------------------------*/
#ifREC_WRITE
u8Modbus_Read_WRecord（u16start,u16length）
{
u16i;
u16end;
if（length==0）return0;
end=start+length-1;
if（end>=MODBUS_BUFFER_LEN/2）return0;
for（i=start;i<=end;i++）
{
if（Modbus_WRecord[i/8]&（u8）1<<（i%8））return1;
}
return0;
}
#endif
/*--------------------------------------------------
*写modbus寄存器（16位）写入状态
*start：
起始地址
*length：
寄存器个数
*sta：
写入状态，0=无写入操作，1=有写入操作。
--------------------------------------------------*/
#ifREC_WRITE
voidModbus_Write_WRecord（u16start,u16length,u8sta）
{
u16i;
u16end;
if（length==0）return;
end=start+length-1;
if（end>=MODBUS_BUFFER_LEN/2）return;
if（sta）{
for（i=start;i<=end;i++）
Modbus_WRecord[i/8]|=（u8）1<<（i%8）;
}else{
for（i=start;i<=end;i++）
Modbus_WRecord[i/8]&=~（（u8）1<<（i%8））;
}
}
#endif
/*--------------------------------------------------
*读modbus缓存（8位）
*buffer：
将读取的数据存入buffer数组
*addr：
起始地址
*length：
读取长度
*返回：
0=读取失败，1=读取成功。
--------------------------------------------------*/
u8Modbus_Read_Buffer（u8*buffer,u16addr,u16length）
{
u16i;
u8*p_data;
if（length==0）return0;
if（addr+length>MODBUS_BUFFER_LEN）return0;
p_data=Modbus_Buffer+addr;
for（i=0;i{buffer[i]=p_data[i];}
return1;
}
/*--------------------------------------------------
*写modbus缓存（8位）
*buffer：
将buffer数组的数据写入Modbus_Buffer。
*addr：
起始地址
*length：
写入长度
*返回：
0=写入失败，1=写入成功。
--------------------------------------------------*/
u8Modbus_Write_Buffer（u8*buffer,u16addr,u16length）
{
u16i;
u8*p_save;
if（length==0）return0;
if（addr+length>MODBUS_BUFFER_LEN）return0;
p_save=Modbus_Buffer+addr;
for（i=0;i{p_save[i]=buffer[i];}
return1;
}
/*--------------------------------------------------
*16位变量存储顺序转换
--------------------------------------------------*/
u16Modbus_16BitsSwapEndian（u16num）
{
if（Modbus_Swap_Endian）
{
returnnum<<8|num>>8;
}elsereturnnum;
}
/*--------------------------------------------------
*32位变量存储顺序转换
--------------------------------------------------*/
typedefunion
{
chararr[4];
int32_tint32;
floatf;
}MODBUS_UNION32;
u32Modbus_32BitsSwapEndian（u32num）
{
u8temp;
MODBUS_UNION32res;
if（Modbus_Swap_Endian）
{
res.int32=num;
temp=res.arr[0];
res.arr[0]=res.arr[3];
res.arr[3]=temp;
temp=res.arr[1];
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