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ShineBlink C2DevKit 低代码物联网开发板RS485串口及Modbus范例

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 楼主| 发表于 2023-6-15 18:22:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
汉枫LPB120模块
ShineBlink C2DevKit 低代码物联网开发板RS485串口及Modbus范例


一、RS485基础通信例程实现的功能描述


开发板通过UART1接口 + SP485EEN芯片实现和电脑端串口调试助手的通信。并实现如下两个收发范例功能:
如果PC端通过485向开发板发送5字节数据,且5字节数据为06 07 08 09 0A,则黄色LED1闪烁一次
开发板每隔1秒通过485向PC端发送5字节数据,01 02 03 04 05


二、本实验教学目的

掌握基于ShineBlink的:
UART通信(占用RX1,TX1)
GPIO控制485转换芯片的方向(D2引脚控制485芯片的方向,高电平)
-GPIO控制LED1亮灭(D8连接黄色LED1)


三、本实验涉及的模块
485接口在开发板上的位置如下:

C2DevKit.jpg


注意,为了使用485接口,必须将P7和P8跳线帽短接才能让TX1引脚、RX1引脚和485转换芯片连接。


四、完整源代码
以下代码实现了如下功能:
如果PC端通过485向开发板发送5字节数据,且5字节数据为06 07 08 09 0A,则黄色LED1闪烁一次
开发板每隔1秒通过485向PC端发送5字节数据,01 02 03 04 05



  1. LIB_GpioOutputConfig("D8","STANDARD") --初始化GPIO控制黄色LED1
  2. LIB_GpioOutputConfig("D2","STANDARD") --初始化GPIO控制Max485 RE DE 收发控制
  3. --配置Uart1串口波特率为19200,用作485通讯
  4. LIB_Uart1Config("BAUDRATE_19200")
  5. --使能MAX485发送
  6. function SendEn()
  7.     LIB_GpioWrite("D2",1)
  8. end
  9. --使能MAX485接收
  10. function RecvEn()
  11.     LIB_GpioWrite("D2",0)
  12. end
  13. --使能10毫秒定时器开始工作
  14. LIB_10msTimerConfig("ENABLE")
  15. cnt_10ms = 0
  16. --定义10毫秒定时器的中断函数
  17. function LIB_10msTimerCallback()
  18.     cnt_10ms = cnt_10ms + 1
  19. end
  20. --开始大循环
  21. while(GC(1) == true)
  22. do
  23.     --每1秒发送5字节数据给PC端
  24.     if cnt_10ms >= 100 then  --1000ms
  25.         cnt_10ms = 0
  26.         send_data = {1,2,3,4,5}
  27.         SendEn()
  28.         LIB_Uart1BlockSend(send_data)
  29.         RecvEn()
  30.     end
  31.     --查询是否收到PC端发来的5字节数据,并验证
  32.     recv_flag,recv_data = LIB_Uart1Recv()
  33.     if recv_flag == 1 and #recv_data == 5 then
  34.         if recv_data[1] == 6 and recv_data[2] == 7 and recv_data[3] == 8 and recv_data[4] == 9 and recv_data[5] == 10 then
  35.             LIB_GpioToggle("D8") --切换LED状态
  36.         end
  37.     end
  38. end
复制代码



五、实验现象

将开发板的485接口通过485转USB工具和PC端连接以后,将上面的代码复制到开发板的虚拟TF卡中并开始运行,之后每秒钟可以在PC端串口调试助手收到开发板发来的5字节数据(01 02 03 04 05),并且当调试助手向开发板下发(06 07 08 09 0a)以后,开发板的黄色LED灯会闪烁以下,如下图:


pic2.jpg

pic1.png

注意:软件需要勾选“HEX显示”和"HEX发送"。
设备和上位机(Modbus主机)通信的实现
简介:
下文介绍了如何用ShineBlink作为设备端(Modbus从机)来和上位机(Modbus主机)来通信,并在ShineBlink设备端实现了0x03功能码(读取多个保持寄存器)和0x05功能码(写单个线圈)的程序代码。
一、实现环境
设备作为Modbus从机通过RS485总线和上位机通信,我们在电脑上运行知名的Modbus Poll调试软件作为上位机来模拟Modbus主机,Modbus Poll软件可以到其官网上下载。
二、设备介绍
设备作为Modbus网络中的其中一个节点有如下特性:串口属性:19200、N、8、1设备地址:21(0x15)设备支持的Modbus功能码:0x05 写单个线圈0x03 读取多个保持寄存器功能介绍:0x05,上位机通过向设备发送0x05功能码,对线圈地址为0x0000的线圈写入值0xFF00时,设备开始运行,对线圈地址为0x0000的线圈写入值0x0000时,设备停止运行。0x03,上位机通过向设备发送0x03功能码,读取保持寄存器起始地址为0x0000的9个保持寄存器(每个保持寄存器值为16bit无符号数据),每个寄存器对应的数据如下:

表1.png


三、Modbus通信实现代码实例


以下代码不仅实现了03和05功能码,并实现了将各种异常情况回复给Modbus主机。

  1. --程序中用到的全局变量定义
  2. Pm25Percent = 0
  3. HchoPercent = 0
  4. TvocPercent = 0
  5. MeshPercent = 0.0
  6. Temprature1 = 0.00
  7. Temprature2 = 0.00
  8. Wind485DisSpeed = 0
  9. DevIsRunning = 0 --控制设备运行或停止
  10. FaultCode = 0 --故障代码

  11. --ModBus通信函数定义
  12. function ModbusProcess()
  13.     local sdata = {}
  14.    
  15.     --查询是否收到Modbus主机发来的消息
  16.     flag, data = LIB_Uart1Recv()
  17.     if flag == 1 then
  18.         --判断消息是不是发给本机,是本机的才理会
  19.         if data[1] == PI[2] then --PI[2], Modbus本机地址(1-247)
  20.             --判断Modbus功能码
  21.             if data[2] == 0x05 then -- 0x05 写单个线圈
  22.                 --这里定义线圈地址为0x0000的线圈为开机/关机控制信号
  23.                 if data[3] == 0x00 and data[4] == 0x00 then
  24.                     if data[5] == 0xff and data[6] == 0x00 then --ON
  25.                         DevIsRunning = 1 --置1开机全局变量
  26.                     elseif data[5] == 0x00 and data[6] == 0x00 then --OFF
  27.                         DevIsRunning = 0 --置0开机全局变量
  28.                     else
  29.                         --这里需回复非法数据03异常消息(非法数据值),读者可自行完成
  30.                     end
  31.                     --回复OK,把收到的数据原封不动回传
  32.                     LIB_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
  33.                     LIB_Uart1BlockSend(data)
  34.                     LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
  35.                 else
  36.                     --回复异常消息(非法数据地址)
  37.                     sdata[1] = data[1] --本机地址
  38.                     sdata[2] = data[2]+0x80 --异常的时候功能码加0x80
  39.                     sdata[3] = 0x02 --异常码0x02表示设备不支持此数据地址
  40.                     CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  41.                     sdata[4] = CRC & 0x00ff --低位在前
  42.                     sdata[5] = CRC >> 8 --高位在后
  43.                     LIB_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
  44.                     LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  45.                     LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
  46.                 end
  47.             --这里用0x03而不用0x04是因为很多主机只支持03 06 16指令,所以就随大流咯
  48.             elseif data[2] == 0x03 then --0x03 读多个保持寄存器
  49.                 --这里定义起始地址为0x0000的这些寄存器存放传感器数据,且读取的寄存器个数必须是9个
  50.                 if data[3] == 0x00 and data[4] == 0x00 and data[5] == 0x00 and data[6] == 0x09 then
  51.                     sdata[1] = data[1] --本机地址
  52.                     sdata[2] = data[2] --功能码
  53.                     sdata[3] = 18 --数据域字节数: 9个寄存器一共18字节
  54.                     sdata[4] = Pm25Percent >> 8
  55.                     sdata[5] = Pm25Percent & 0x00ff
  56.                     sdata[6] = HchoPercent >> 8
  57.                     sdata[7] = HchoPercent & 0x00ff
  58.                     sdata[8] = TvocPercent >> 8
  59.                     sdata[9] = TvocPercent & 0x00ff
  60.                     sdata[10] = math.floor(MeshPercent) >> 8
  61.                     sdata[11] = math.floor(MeshPercent) & 0x00ff
  62.                     sdata[12] = math.floor(Temprature1) >> 8
  63.                     sdata[13] = math.floor(Temprature1) & 0x00ff
  64.                     sdata[14] = math.floor(Temprature2) >> 8
  65.                     sdata[15] = math.floor(Temprature2) & 0x00ff
  66.                     sdata[16] = Wind485DisSpeed >> 8
  67.                     sdata[17] = Wind485DisSpeed & 0x00ff
  68.                     sdata[18] = DevIsRunning >> 8
  69.                     sdata[19] = DevIsRunning & 0x00ff
  70.                     sdata[20] = FaultCode >> 8
  71.                     sdata[21] = FaultCode & 0x00ff
  72.                     CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  73.                     sdata[22] = CRC & 0x00ff --低位在前
  74.                     sdata[23] = CRC >> 8 --高位在后
  75.                     --回复传感器数据
  76.                     LIB_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
  77.                     LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  78.                     LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
  79.                 else
  80.                     --回复异常消息(非法数据地址)
  81.                     sdata[1] = data[1] --本机地址
  82.                     sdata[2] = data[2]+0x80 --异常的时候功能码加0x80
  83.                     sdata[3] = 0x02 --异常码0x02表示设备不支持此数据地址
  84.                     CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  85.                     sdata[4] = CRC & 0x00ff --低位在前
  86.                     sdata[5] = CRC >> 8 --高位在后
  87.                     LIB_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
  88.                     LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  89.                     LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
  90.                 end
  91.             else
  92.                 --回复异常消息(非法功能码)
  93.                 sdata[1] = data[1] --本机地址
  94.                 sdata[2] = data[2]+0x80 --异常的时候功能码加0x80
  95.                 sdata[3] = 0x01 --异常码0x01表示设备不支持此功能码
  96.                 CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  97.                 sdata[4] = CRC & 0x00ff --低位在前
  98.                 sdata[5] = CRC >> 8 --高位在后
  99.                 LIB_GpioWrite("D2",1) --使能485模块发送
  100.                 LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  101.                 LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收
  102.             end
  103.         end
  104.     end
  105. end

  106. --开始初始化ShineBlink
  107. --配置Uart1串口波特率为19200,接485模块
  108. LIB_Uart1Config("BAUDRATE_19200")
  109. --485发送和接收控制引脚
  110. LIB_GpioOutputConfig("D2","STANDARD")
  111. LIB_GpioWrite("D2",0) --使能485模块接收

  112. --开始大循环
  113. while(GC(1) == true)
  114. do
  115.     --Modbus通信处理
  116.     ModbusProcess()
  117. end
复制代码


四、Modbus Poll 上位机实验流程
(1)配置0x03读取保持寄存器功能(Setup)


4.png


(2)建立Modbus串行通信连接(Connectiong)


5.png


(3)建立连接后的数据通信
1. 上位机每秒钟自动下发0x03指令读取设备的起始地址为0x0000的9个保持寄存器的值


6.png


通信数据日志:

7.png


上面设备回复的23个字节数据举例说明:
例如:15 03 12 00 06 00 00 00 01 00 00 00 16 00 16 00 00 00 00 00 00 D5 16
数据结尾的CRC算法采用Modbus Crc16
  1. 本机地址:0x15
  2. 功能码:0x03
  3. 字节数:18字节(9个16bit无符号寄存器)
  4. 寄存器1:0x0006 表示pm25=6
  5. 寄存器2:0x0000 表示hch0=0
  6. 寄存器3:0x0001 表示tvoc=1
  7. 寄存器4:0x0000 表示mesh=6
  8. 寄存器5:0x0016 表示temprature1=21度
  9. 寄存器6:0x0016 表示temprature2=21度
  10. 寄存器7:0x0000 表示windspeed=0
  11. 寄存器8:0x0000 表示running=0
  12. 寄存器9:0x0000 表示faultcode=0
  13. CRC_L:0xD5
  14. CRC_H:0x16
复制代码

2. 上位机下发开机命令(功能码0x05,向线圈地址为0x0000处写单个线圈值0xFF00)
8.png
通信数据日志:
9.png

3. 上位机下发停机命令(功能码0x05, 向线圈地址为0x0000处写单个线圈值0x0000)
上位机发送: 15 05 00 00 00 00 CE DE 设备应回复: 15 05 00 00 00 00 CE DE

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