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MODBUS-RS485从机程序

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ID:1086332发表于 2023-6-28 13:44|显示全部楼层
//用国产NANO时选择--工具--处理器0ld
////使用硬串口Serial(0, 1)收发Modbus数据
//舵机
#include< Servo.h>
Servo myservo;
Servo myservo1; //舵机实例化
Servo myservo2;
Servo myservo3;
Servo myservo4;
//舵机
#include< MsTimer2.h>
int dj1_time;//舵机1运行时间
int dj2_time;//舵机2运行时间
int dj3_time;//舵机3运行时间
int dj4_time;//舵机4运行时间
int dj5_time;//舵机5运行时间
#include< avr/wdt.h>//看门狗库
//-----ModbusRTU通讯
//基本参数
#define baudrate 38400  //定义通讯波特率
#define slaveID 2  //定义modbus RTU从站站号
#define modbusDataSize 20  //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;

#define tou_zz_out 2  //头正转输出脚
#define tou_fz_out 4  //头反转输出脚


#define tou_zz_xw A0  //头正转限位输入脚
#define tou_fz_xw A1  //头反转限位输入脚
#define tou_hz_xw A2  //头回中限位输入脚



//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*SerialPort)--硬件串口

static boolean output = HIGH;//定义一个全局布尔变量
   static boolean dj1out = LOW,dj2out = LOW,dj3out = LOW,dj4out = LOW,dj5out = LOW;
   static boolean dj1yjs,dj2yjs,dj3yjs,dj4yjs,dj5yjs;//舵机延时已计数标志
   static boolean dj1ksjs,dj2ksjs,dj3ksjs,dj4ksjs,dj5ksjs;//舵机延时开始计数标志
   static int djwz1,djwz2,djwz3,djwz4,djwz5;//舵机位置,实际舵机角度值500-2500

   static boolean tou_zz,tou_fz,tou_hz;//头正转、头反转、头回中
   static boolean tou_zzxw_in,tou_fzxw_in,tou_hzxw_in;//头正转、头反转、头回中限位输入//int
   static boolean tou_zzhz_bz,tou_fzhz_bz;//头正转回中标志、头反转回中标志
//初始化函数
void setup()
{

pinMode(tou_zz_xw, INPUT_PULLUP);// 设置引脚输入,上拉电阻有效
pinMode(tou_fz_xw, INPUT_PULLUP);// 设置引脚输入,上拉电阻有效
pinMode(tou_hz_xw, INPUT_PULLUP);// 设置引脚输入,上拉电阻有效


   pinMode(tou_zz_out, OUTPUT);
   pinMode(tou_fz_out, OUTPUT);

   pinMode(13, OUTPUT);
   wdt_enable(WDTO_2S); //开启看门狗,并设置溢出时间为两秒
   delay(100);
///*  //------NANO用2560板试验
   //Serial.begin(9600);  
   // modbusRTU_INI(&Serial1);  //定义modbus通讯端口 端口0:&Serial 端口1:&Serial1 端口2:&Serial2
   //------NANO用2560板试验
// */  
   modbusRTU_INI(&Serial);  //定义modbus通讯端口 端口0:&Serial 端口1:&Serial1 端口2:&Serial2
////舵机

   myservo.attach(5);
   myservo1.attach(6); //舵机PWM口
   myservo2.attach(9);
   myservo3.attach(10);
   myservo4.attach(11);
   myservo.writeMicroseconds(1500);//舵机恢复到初始位置
   myservo1.writeMicroseconds(1500);
   myservo2.writeMicroseconds(1500);
   myservo3.writeMicroseconds(1500);
   myservo4.writeMicroseconds(1500);
////舵机
   MsTimer2::set(10, flash); // 10ms 时间中断
   MsTimer2::start();
}
void flash() //时间中断输出
{  
   //wdt_reset(); //喂狗操作,使看门狗定时器复位

// static boolean output = HIGH;//定义一个全局布尔变量  
   //digitalWrite(13, output);//试验13脚中断脉冲输出
   output = !output;//取反
   if (output) {dj1yjs=LOW;dj2yjs=LOW;dj3yjs=LOW;dj4yjs=LOW;dj5yjs=LOW;}
}
void dj1js()   //dj_time 0.5秒+1---眼皮--2200/1500
{

   if (dj1ksjs&& !dj1yjs&& !output&& dj1_time< modbusData[5]) { dj1_time++; dj1yjs=HIGH;}//Serial.print(ji_time);
   if (dj1_time>=modbusData[5]) //舵机1延时时间,必须大于等于10
   {
   dj1out = !dj1out;//取反
   if(dj1out) djwz1=modbusData[0];else djwz1=1500;
   dj1_time=0;
   }
// digitalWrite(13, dj1out&& dj1ksjs);//试验13脚中断脉冲输出
}
void dj2js()   //dj_time 0.5秒+1-----眼球--1200/1800
{

   if (dj2ksjs&& !dj2yjs&& !output&& dj2_time< modbusData[6]) { dj2_time++; dj2yjs=HIGH;} //else  dj2_time=0;
   if (dj2_time>=modbusData[6]) //舵机2延时时间,必须大于等于10
   {
   dj2out = !dj2out;//取反
   if(dj2out) djwz2=modbusData[1];else djwz2=1800;
   dj2_time=0;
   }
   //digitalWrite(13, dj2out&& dj2ksjs);//试验13脚中断脉冲输出
}
void dj3js()   //dj_time 0.5秒+1-----眼皮--1500/800
{

   if (dj3ksjs&& !dj3yjs&& !output&& dj3_time< modbusData[7]) { dj3_time++; dj3yjs=HIGH;} //else  dj3_time=0;
   if (dj3_time>=modbusData[7]) //舵机3延时时间,必须大于等于10
   {
   dj3out = !dj3out;//取反
   if(dj3out) djwz3=modbusData[2];else djwz3=1500;
   dj3_time=0;
   }
// digitalWrite(13, dj3out&& dj3ksjs);//试验13脚中断脉冲输出
}
void dj4js()   //dj_time 0.5秒+1----眼球---1200/1800
{

   if (dj4ksjs&& !dj4yjs&& !output&& dj4_time< modbusData[8]) { dj4_time++; dj4yjs=HIGH;} //else  dj4_time=0;
   if (dj4_time>=modbusData[8]) //舵机4延时时间,必须大于等于10
   {
   dj4out = !dj4out;//取反
   if(dj4out) djwz4=modbusData[3];else djwz4=1200;
   dj4_time=0;
   }
   //digitalWrite(13, dj4out&& dj4ksjs);//试验13脚中断脉冲输出
}
void dj5js()   //dj_time 0.5秒+1
{

   if (dj5ksjs&& !dj5yjs&& !output&& dj5_time< modbusData[9]) { dj5_time++; dj5yjs=HIGH;} //else  dj5_time=0;
   if (dj5_time>=modbusData[9]) //舵机5延时时间,必须大于等于10
   {
   dj5out = !dj5out;//取反
   if(dj5out) djwz5=modbusData[4];else djwz5=1500;
   dj5_time=0;
   }
// digitalWrite(13, dj5out&& dj5ksjs);//试验13脚中断脉冲输出
}
/*-----MsTimer2.h官网例子
void flash() {
   static boolean output = HIGH;

   digitalWrite(13, output);
   output = !output;
}

void setup() {
   pinMode(13, OUTPUT);

   MsTimer2::set(500, flash); // 500ms period
   MsTimer2::start();
}

*/


//主循环
void loop()
{
   wdt_reset(); //喂狗操作,使看门狗定时器复位
   modbusRTU_slave();  //执行modbus函数

   gnm06_dz();//舵机

   //digitalWrite(tou_zz_out,HIGH);
   //digitalWrite(tou_fz_out,HIGH);
// digitalWrite(13,HIGH);
}


void gnm06_dz() //舵机//06功能码数据解析动作
{

   /////////////1
   if(modbusData[0]>500&& modbusData[5]>=10)
   {
     //myservo.attach(5);
     dj1ksjs=HIGH;
     //myservo.write(djwz1);//大概0-180角度控制
     myservo.writeMicroseconds(djwz1);//writeMicroseconds()--标准舵机500-2500角度控制
   }  
   else dj1ksjs=LOW;
   dj1js();
   if(modbusData[0]==1&& modbusData[5]==1) {djwz1=1500;myservo.writeMicroseconds(djwz1);} //舵机恢复到初始位置
   /////////////////==1恢复是为了避免==0时动作的不可控
   ////////////2
   if(modbusData[1]>500&& modbusData[6]>=10)
   {
   // myservo1.attach(6);
     dj2ksjs=HIGH;
     myservo1.writeMicroseconds(djwz2);

   }  
   else dj2ksjs=LOW;
   dj2js();
   if(modbusData[1]==1&& modbusData[6]==1) {djwz2=1500;myservo1.writeMicroseconds(djwz2);} //舵机恢复到初始位置    
   ///////////////////3
     if(modbusData[2]>500&& modbusData[7]>=10)
   {
   // myservo2.attach(9);
     dj3ksjs=HIGH;
     myservo2.writeMicroseconds(djwz3);

   }  
   else dj3ksjs=LOW;
   dj3js();
   if(modbusData[2]==1&& modbusData[7]==1) {djwz3=1500;myservo2.writeMicroseconds(djwz3);} //舵机恢复到初始位置
   //////////////////////4
     if(modbusData[3]>500&& modbusData[8]>=10)
   {
     //myservo3.attach(10);
     dj4ksjs=HIGH;
     myservo3.writeMicroseconds(djwz4);

   }  
   else dj4ksjs=LOW;
   dj4js();
   if(modbusData[3]==1&& modbusData[8]==1) {djwz4=1500;myservo3.writeMicroseconds(djwz4);} //舵机恢复到初始位置
   ///////////////////////5
     if(modbusData[4]>500&& modbusData[9]>=10)
   {
     //myservo4.attach(11);
     dj5ksjs=HIGH;
     myservo4.writeMicroseconds(djwz5);

   }  
   else dj5ksjs=LOW;
   dj5js();
   if(modbusData[4]==1&& modbusData[9]==1) {djwz5=1500;myservo4.writeMicroseconds(djwz5);} //舵机恢复到初始位置
   //////////////////////


}
//modbus RTU端口初始化函数
//参数:端口号
void modbusRTU_INI(HardwareSerial *SerialPort)//*SerialPort)--硬件串口
{
   ModbusPort = SerialPort;//SerialPort--硬件串口
   (*ModbusPort).begin(baudrate);
   (*ModbusPort).flush();
}


//modbus RTU从站函数
//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<bufferSize)
   {
     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<endData;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
         if(startData>=modbusDataSize)
         {
           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
           frame[7] = crc16& 0xFF;
           (*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
         }
         else  //校验数据长度正确
         {
           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<endData;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
           frame[7] = crc16& 0xFF;
           (*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
   frame[4] = crc16& 0xFF;
   (*ModbusPort).write(&frame[0],5);  //返回错误代码      
}


//CRC校验函数
//参数1:待校验数组的起始地址
//参数2:待校验数组的长度
//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;
     if (flag)
       temp ^= 0xA001;
   }
   }
   temp2 = temp >> 8;
   temp = (temp<< 8) | temp2;
   temp& = 0xFFFF;
   return temp;
}

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