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Clion开发STM32——移植FreeModbus

news 2025/7/5 6:35:26

STM32型号：STM32H743VIT6
FreeModbus版本：1.6
使用工具：stm32cubeMX，Clion
使用STM32作从机，模式：RTU

网上用keil的比较多，用Clion的比较少，如果你也用Clion，那么希望本文可以给你提供些许参考。

1 下载官网源码

官网地址：https://www.embedded-experts.at/en/freemodbus/about/
demo是移植例程，但是里面没有stm32的。
modbus是源码.
在这里插入图片描述
看一下modbus文件，我这里使用的模式是RTU模式，所以ascii和tcp文件夹就不需要了，如果你也只用RTU模式，那么只需要标红的文件夹。

在freemodbus-v1.6\demo\BARE\port这个文件夹中的文件全部需要，这些是接口文件。
在这里插入图片描述

把上面的文件放在一个文件夹里。

在自己的工程目录下新建FreeModbus（自己起名就好），并添加上面的文件，如下：在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

2 修改CMakeLists_template

可以参考这篇文章Clion开发STM32——添加自己文件

增加头文件路径
在这里插入图片描述
增加编译文件

只关注蓝色框框起来的即可，其他文件可以忽略，那是我这个工程的其他文件。

3 cubeMX配置串口和定时器

3.1串口

在这里插入图片描述

3.2 定时器

在这里插入图片描述

3.3 NVIC

中断回调函数比较繁琐，所以我这里取消掉了，自己写中断内的内容。
在这里插入图片描述

4 修改接口 port

4.1 port.h

首先是port.h文件

#ifndef _PORT_H
#define _PORT_H#include <assert.h>
#include <inttypes.h>/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "stm32h7xx_hal.h"
#include "main.h"/* ----------------------- Defines ---------*/#define	INLINE                      inline
#define PR_BEGIN_EXTERN_C           extern "C" {
#define	PR_END_EXTERN_C             }#define ENTER_CRITICAL_SECTION( )   __set_PRIMASK(1)//禁止中断
#define EXIT_CRITICAL_SECTION( )    __set_PRIMASK(0)//允许中断typedef uint8_t BOOL;typedef unsigned char UCHAR;
typedef char CHAR;typedef uint16_t USHORT;
typedef int16_t SHORT;typedef uint32_t ULONG;
typedef int32_t LONG;#ifndef TRUE
#define TRUE            1
#endif#ifndef FALSE
#define FALSE           0
#endif#endif

包含平台，定义进出临界区
在这里插入图片描述

4.2 portserial.c

这个文件是留给用户写串口函数接口的。
使能串口中断（串口接收中断，串口发送中断）
这里串口发送中断，可以选择两种
1 发送寄存器空中断 UART_IT_TXE
2 发送完成中断 UART_IT_TC

两种都可以，只是UART_IT_TC不会主动触发中断，必须得发送完成，发送完成是只数据被写入到发送寄存器，然后串口会把数据送到移位寄存器，等到移位寄存器发送完成，才会置发送完成中断。所以后面发送函数里，得收到加一个发送函数来触发，才能进中断。

而UART_IT_TXE使能后就可以进入中断，因为发送寄存器本就空的。往发送寄存器里写数据之后，数据也会被送到移位寄存器。

我这里使用的事发生寄存器空中断UART_IT_TXE。

#include "port.h"/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/void prvvUARTTxReadyISR( void );//被UART发送空中断调用的函数,注意是空中断,通知modbus数据可以发送void prvvUARTRxISR( void );//被UART接收中断调用的函数,通知modbus有数据到来/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
/*使能串口中断*/
void
vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )
{/* If xRXEnable enable serial receive interrupts. If xTxENable enable* transmitter empty interrupts.*/if (xRxEnable) {/*设置485为接收模式*/__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);//使能接收中断} else {__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2, UART_IT_RXNE);}if (xTxEnable) {/*设置485为发送模式*/__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart2, UART_IT_TXE);//使能发送寄存器为空中断} else {__HAL_UART_DISABLE_IT(&huart2, UART_IT_TXE);}
}
/*初始化串口*/
BOOL
xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )
{/*MX_USART2_UART_Init*/return TRUE;
}
/*发送一个字节*/
BOOL
xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )
{/* Put a byte in the UARTs transmit buffer. This function is called* by the protocol stack if pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) has been* called. */huart2.Instance->TDR = ucByte;//HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)&ucByte, 1, 0);return TRUE;
}
/*接收一个字节*/
BOOL
xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )
{/* Return the byte in the UARTs receive buffer. This function is called* by the protocol stack after pxMBFrameCBByteReceived( ) has been called.*/*pucByte = (uint8_t)(huart2.Instance->RDR & (uint8_t)0x00FF);return TRUE;
}/* Create an interrupt handler for the transmit buffer empty interrupt* (or an equivalent) for your target processor. This function should then* call pxMBFrameCBTransmitterEmpty( ) which tells the protocol stack that* a new character can be sent. The protocol stack will then call * xMBPortSerialPutByte( ) to send the character.*/void prvvUARTTxReadyISR( void )
{pxMBFrameCBTransmitterEmpty(  );
}/* Create an interrupt handler for the receive interrupt for your target* processor. This function should then call pxMBFrameCBByteReceived( ). The* protocol stack will then call xMBPortSerialGetByte( ) to retrieve the* character.*/void prvvUARTRxISR( void )
{pxMBFrameCBByteReceived(  );
}

这两个函数需要取消static定义，这两个函数要在中断里被调用，而static就限制了它只能在本文件中使用，所以取消掉。（当然你把中断函数写在这个文件也可以，我个人习惯把中断都放在stm32h7xx_it.c文件中）
在这里插入图片描述

4.3 portimer.c

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/
#include "port.h"/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/void prvvTIMERExpiredISR( void );//被定时器溢出中断调用的函数,通知modbus3.5个字符等待时间到/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};htim7.Instance = TIM7;htim7.Init.Prescaler = 11999;htim7.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim7.Init.Period = usTim1Timerout50us - 1;htim7.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim7) != HAL_OK){return FALSE;}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim7, &sMasterConfig) != HAL_OK){return FALSE;}return TRUE;
}/*使能定时器*/
inline void
vMBPortTimersEnable(  )
{__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim7,TIM_IT_UPDATE);__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);/* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */
}/*禁止定时器*/
inline void
vMBPortTimersDisable(  )
{HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim7,0);__HAL_TIM_CLEAR_IT(&htim7,TIM_IT_UPDATE);/* Disable any pending timers. */
}/* Create an ISR which is called whenever the timer has expired. This function* must then call pxMBPortCBTimerExpired( ) to notify the protocol stack that* the timer has expired.*/void prvvTIMERExpiredISR( void )
{( void )pxMBPortCBTimerExpired(  );
}

这个函数同样取消static，它被定时器溢出中断调用
在这里插入图片描述
关于定时器参数为什么要这么设置，可以看一下FreeModbus学习——eMBInit初始化

4.4 添加port.c文件

这个文件中存放的都是功能码处理函数调用的回调函数，当然你也可以放在别的文件，比如main.c里都可以。

这个文件中的函数怎么调用的，可以看一下FreeModbus学习——读输入寄存器eMBFuncReadInputRegister

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"/* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/
//输入寄存器
#define REG_INPUT_START  3000
#define REG_INPUT_NREGS  4//保持寄存器
#define REG_HOLD_START   4000
#define REG_HOLD_NREGS   10//线圈
#define REG_COILS_START  0
#define REG_COILS_NREGS  4//开关寄存器
#define REG_DISCRETE_START 1000
#define REG_DISCRETE_NREGS 4
/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/
static USHORT   usRegInputStart = REG_INPUT_START;
static USHORT   usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};static USHORT   usRegHoldStart = REG_HOLD_START;
static USHORT   usRegHoldBuf[REG_HOLD_NREGS];static USHORT   usRegCoilsStart = REG_COILS_START;
static uint8_t  usRegCoilsBuf[REG_COILS_NREGS];static USHORT   usRegDiscreteStart = REG_DISCRETE_START;
static uint8_t  usRegDiscreteBuf[REG_DISCRETE_NREGS];
/****************************************************************************
* 名	  称：eMBRegInputCB
* 功    能：读取输入寄存器，对应功能码是 04 eMBFuncReadInputRegister
* 入口参数：pucRegBuffer: 数据缓存区，用于响应主机
*						usAddress: 寄存器地址
*						usNRegs: 要读取的寄存器个数
* 出口参数：
* 注	  意：上位机发来的 帧格式是: SlaveAddr(1 Byte)+FuncCode(1 Byte)
*								+StartAddrHiByte(1 Byte)+StartAddrLoByte(1 Byte)
*								+LenAddrHiByte(1 Byte)+LenAddrLoByte(1 Byte)+
*								+CRCAddrHiByte(1 Byte)+CRCAddrLoByte(1 Byte)
*							3 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )
{eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;int             iRegIndex;//寄存器数组索引usAddress = usAddress - 1;//传进来的地址+1了，这里要减1//判断地址是否在输入寄存器范围内if( ( usAddress >= REG_INPUT_START ) && ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) ){iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );//地址 - 开始地址  =  索引while( usNRegs > 0 ){*pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( usRegInputBuf[iRegIndex] >> 8 );//寄存器值高位*pucRegBuffer++ = ( unsigned char )( usRegInputBuf[iRegIndex] & 0xFF );//寄存器值低位iRegIndex++;usNRegs--;}}else{eStatus = MB_ENOREG;}return eStatus;
}
/****************************************************************************
* 名	  称：eMBRegHoldingCB
* 功    能：对应功能码有：06 写保持寄存器 eMBFuncWriteHoldingRegister
*													16 写多个保持寄存器 eMBFuncWriteMultipleHoldingRegister
*													03 读保持寄存器 eMBFuncReadHoldingRegister
*													23 读写多个保持寄存器 eMBFuncReadWriteMultipleHoldingRegister
* 入口参数：pucRegBuffer: 数据缓存区，用于响应主机
*						usAddress: 寄存器地址
*						usNRegs: 要读写的寄存器个数
*						eMode: 功能码
* 出口参数：
* 注	  意：4 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode )
{eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;int             iRegIndex;usAddress = usAddress - 1;if((usAddress >= REG_HOLD_START) && ((usAddress+usNRegs) <= (REG_HOLD_START + REG_HOLD_NREGS))){iRegIndex = (int)(usAddress - usRegHoldStart);switch(eMode){case MB_REG_READ://读寄存器while(usNRegs > 0){*pucRegBuffer++ = (uint8_t)(usRegHoldBuf[iRegIndex] >> 8);*pucRegBuffer++ = (uint8_t)(usRegHoldBuf[iRegIndex] & 0xFF);iRegIndex++;usNRegs--;}break;case MB_REG_WRITE://写寄存器while(usNRegs > 0){usRegHoldBuf[iRegIndex] = *pucRegBuffer++ << 8;usRegHoldBuf[iRegIndex] |= *pucRegBuffer++;iRegIndex++;usNRegs--;}}}else//错误{eStatus = MB_ENOREG;}return eStatus;
}/****************************************************************************
* 名	  称：eMBRegCoilsCB
* 功    能：对应功能码有：01 读线圈 eMBFuncReadCoils
*													05 写线圈 eMBFuncWriteCoil
*													15 写多个线圈 eMBFuncWriteMultipleCoils
* 入口参数：pucRegBuffer: 数据缓存区，用于响应主机
*						usAddress: 线圈地址
*						usNCoils: 要读写的线圈个数
*						eMode: 功能码
* 出口参数：
* 注	  意：如继电器
*						0 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode )
{eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;USHORT          iRegIndex;USHORT usCoilGroups = ((usNCoils - 1) / 8 + 1);UCHAR  ucStatus     = 0;UCHAR  ucBits       = 0;UCHAR  ucDisp       = 0;usAddress = usAddress - 1;if((usAddress >= REG_COILS_START) &&	((usAddress + usNCoils) <= (REG_COILS_START + REG_COILS_NREGS))){iRegIndex = (int)(usAddress - usRegCoilsStart);switch(eMode){case MB_REG_READ://读线圈while(usCoilGroups--){ucDisp = 0;ucBits = 8;while((usNCoils--) != 0 && (ucBits--) != 0){ucStatus |= (usRegCoilsBuf[iRegIndex++] << (ucDisp++));}*pucRegBuffer++ = ucStatus;}break;case MB_REG_WRITE://写线圈while(usCoilGroups--){ucStatus = *pucRegBuffer++;ucBits   = 8;while((usNCoils--) != 0 && (ucBits--) != 0){usRegCoilsBuf[iRegIndex++] = ucStatus & 0X01;ucStatus >>= 1;}}}}else//错误{eStatus = MB_ENOREG;}return eStatus;
}
/****************************************************************************
* 名	  称：eMBRegDiscreteCB 
* 功    能：读取离散寄存器，对应功能码有：02 读离散寄存器 eMBFuncReadDiscreteInputs
* 入口参数：pucRegBuffer: 数据缓存区，用于响应主机   
*						usAddress: 寄存器地址
*						usNDiscrete: 要读取的寄存器个数
* 出口参数：
* 注	  意：1 区
****************************************************************************/
eMBErrorCode
eMBRegDiscreteCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete )
{eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;USHORT          iRegIndex;USHORT usDiscreteGroups = ((usNDiscrete - 1) / 8 + 1);UCHAR  ucStatus     = 0;UCHAR  ucBits       = 0;UCHAR  ucDisp       = 0;usAddress = usAddress - 1;if((usAddress >= REG_DISCRETE_START) &&	((usAddress + usNDiscrete) <= (REG_DISCRETE_START + REG_DISCRETE_NREGS))){iRegIndex = (int)(usAddress - usRegDiscreteStart);while(usDiscreteGroups--){ucDisp = 0;ucBits = 8;while((usNDiscrete--) != 0 && (ucBits--) != 0){if(usRegDiscreteBuf[iRegIndex]){ucStatus |= (1 << ucDisp);}ucDisp++;}*pucRegBuffer++ = ucStatus;}}else//错误{eStatus = MB_ENOREG;}return eStatus;
}

4.5 写中断服务函数

void USART2_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN USART2_IRQn 0 */if((__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_RXNE) != RESET)&& (__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_RXNE)!= RESET)) {__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart2, UART_FLAG_RXNE);prvvUARTRxISR();return;}if ((__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_TXE)!= RESET)&& (__HAL_UART_GET_FLAG(&huart2, UART_FLAG_TXE)!= RESET)){__HAL_UART_CLEAR_FLAG(&huart2, UART_FLAG_TXE);prvvUARTTxReadyISR();return;}}void TIM7_IRQHandler(void)
{/* USER CODE BEGIN TIM7_IRQn 0 */if(__HAL_TIM_GET_FLAG(&htim7, TIM_FLAG_UPDATE) != RESET&& __HAL_TIM_GET_IT_SOURCE(&htim7, TIM_IT_UPDATE) !=RESET) {__HAL_TIM_CLEAR_FLAG(&htim7, TIM_FLAG_UPDATE);prvvTIMERExpiredISR();}}

5 调用协议栈

依次调用
eMBInit( MB_RTU, 1, 3, 9600, MB_PAR_NONE );
eMBEnable();

然后把eMBPoll();放在循环里
在这里插入图片描述

6 测试

以读输入寄存器为例
功能码04

使用软件Modbus Poll
在这里插入图片描述
软件配置：

效果：

OK ！
移植结束。
想深入了解FreeModbus源码，可以看我写的其笔记FreeModbus，写的不好，对源码理解上以及写的时候，难免有瑕疵纰漏，如有错误还请大佬指出。您原谅着瞧，原谅着看。

1 下载官网源码

2 修改CMakeLists_template

3 cubeMX配置串口和定时器

3.1串口

3.2 定时器

3.3 NVIC

4 修改接口 port

4.1 port.h

4.2 portserial.c

4.3 portimer.c

4.4 添加port.c文件

4.5 写中断服务函数

5 调用协议栈

6 测试

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