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低代码物联网开发板RS485串口及Modbus范例可接入机智云

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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：

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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：

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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：

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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
  12. –ModBus通信函数定义
  13. function ModbusProcess()
  14. local sdata = {}
  16. –查询是否收到Modbus主机发来的消息
  17. flag, data = LIB_Uart1Recv()
  18. if flag == 1 then
  19. –判断消息是不是发给本机，是本机的才理会
  20. if data[1] == PI[2] then –PI[2], Modbus本机地址(1-247)
  21. –判断Modbus功能码
  22. if data[2] == 0x05 then — 0x05 写单个线圈
  23. –这里定义线圈地址为0x0000的线圈为开机/关机控制信号
  24. if data[3] == 0x00 and data[4] == 0x00 then
  25. if data[5] == 0xff and data[6] == 0x00 then –ON
  26. DevIsRunning = 1 –置1开机全局变量
  27. elseif data[5] == 0x00 and data[6] == 0x00 then –OFF
  28. DevIsRunning = 0 –置0开机全局变量
  29. else
  30. –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
  31. end
  32. –回复OK，把收到的数据原封不动回传
  33. LIB_GpioWrite("D2",1) –使能485模块发送
  34. LIB_Uart1BlockSend(data)
  35. LIB_GpioWrite("D2",0) –使能485模块接收
  36. else
  37. –回复异常消息（非法数据地址）
  38. sdata[1] = data[1] –本机地址
  39. sdata[2] = data[2] 0x80 –异常的时候功能码加0x80
  40. sdata[3] = 0x02 –异常码0x02表示设备不支持此数据地址
  41. CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  42. sdata[4] = CRC & 0x00ff –低位在前
  43. sdata[5] = CRC >> 8 –高位在后
  44. LIB_GpioWrite("D2",1) –使能485模块发送
  45. LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  46. LIB_GpioWrite("D2",0) –使能485模块接收
  47. end
  48. –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
  49. elseif data[2] == 0x03 then –0x03 读多个保持寄存器
  50. –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
  51. if data[3] == 0x00 and data[4] == 0x00 and data[5] == 0x00 and data[6] == 0x09 then
  52. sdata[1] = data[1] –本机地址
  53. sdata[2] = data[2] –功能码
  54. sdata[3] = 18 –数据域字节数: 9个寄存器一共18字节
  55. sdata[4] = Pm25Percent >> 8
  56. sdata[5] = Pm25Percent & 0x00ff
  57. sdata[6] = HchoPercent >> 8
  58. sdata[7] = HchoPercent & 0x00ff
  59. sdata[8] = TvocPercent >> 8
  60. sdata[9] = TvocPercent & 0x00ff
  61. sdata[10] = math.floor(MeshPercent) >> 8
  62. sdata[11] = math.floor(MeshPercent) & 0x00ff
  63. sdata[12] = math.floor(Temprature1) >> 8
  64. sdata[13] = math.floor(Temprature1) & 0x00ff
  65. sdata[14] = math.floor(Temprature2) >> 8
  66. sdata[15] = math.floor(Temprature2) & 0x00ff
  67. sdata[16] = Wind485DisSpeed >> 8
  68. sdata[17] = Wind485DisSpeed & 0x00ff
  69. sdata[18] = DevIsRunning >> 8
  70. sdata[19] = DevIsRunning & 0x00ff
  71. sdata[20] = FaultCode >> 8
  72. sdata[21] = FaultCode & 0x00ff
  73. CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  74. sdata[22] = CRC & 0x00ff –低位在前
  75. sdata[23] = CRC >> 8 –高位在后
  76. –回复传感器数据
  77. LIB_GpioWrite("D2",1) –使能485模块发送
  78. LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  79. LIB_GpioWrite("D2",0) –使能485模块接收
  80. else
  81. –回复异常消息（非法数据地址）
  82. sdata[1] = data[1] –本机地址
  83. sdata[2] = data[2] 0x80 –异常的时候功能码加0x80
  84. sdata[3] = 0x02 –异常码0x02表示设备不支持此数据地址
  85. CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  86. sdata[4] = CRC & 0x00ff –低位在前
  87. sdata[5] = CRC >> 8 –高位在后
  88. LIB_GpioWrite("D2",1) –使能485模块发送
  89. LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  90. LIB_GpioWrite("D2",0) –使能485模块接收
  91. end
  92. else
  93. –回复异常消息（非法功能码）
  94. sdata[1] = data[1] –本机地址
  95. sdata[2] = data[2] 0x80 –异常的时候功能码加0x80
  96. sdata[3] = 0x01 –异常码0x01表示设备不支持此功能码
  97. CRC = LIB_CrcCalculate("CRC16_MODBUS", sdata)
  98. sdata[4] = CRC & 0x00ff –低位在前
  99. sdata[5] = CRC >> 8 –高位在后
  100. LIB_GpioWrite("D2",1) –使能485模块发送
  101. LIB_Uart1BlockSend(sdata)
  102. LIB_GpioWrite("D2",0) –使能485模块接收
  103. end
  104. end
  105. end
  106. end
  107. ​
  108. –开始初始化ShineBlink
  109. –配置Uart1串口波特率为19200，接485模块
  110. LIB_Uart1Config("BAUDRATE_19200")
  111. –485发送和接收控制引脚
  112. LIB_GpioOutputConfig("D2","STANDARD")
  113. LIB_GpioWrite("D2",0) –使能485模块接收
  114. ​
  115. –开始大循环
  116. while(GC(1) == true)
  117. do
  118. –Modbus通信处理
  119. ModbusProcess()
  120. end

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

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（2）建立Modbus串行通信连接（Connectiong）

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（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

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通信数据日志：

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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

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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）

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通信数据日志：

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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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