【实验目的】

● 学习STM32的Cortex-M0系列芯片的使用

● 学习IAR开发软件的使用方法，如仿真调试

● 通过本实验掌握ModBus协议

【实验环境】

● STM32F051 Cortex-M0模块

● IAR开发工具和相应的仿真器

● PC机 XP、win7/win8/win10(32/64)

【实验内容】

利用STM32F051库函数编写ModBus实验程序，实现M0模块上电默认为从机，当接收到命令时可以，可以自动切换为主机，向温湿度传感器发送请求命令，温湿度传感器响应返回数据。M0通过无线ZigBee(串口2)发送出去。ZigBee协调接收无线数据并显示到串口上。

【实验原理】

图 STM32F051原理图

温湿度传感：

【实验步骤】

完成第“开发环境搭建”章节的IAR环境搭建，就可以做传感器实验了，首先打开光盘中的传感器工程文件。

工程源码路径：【智能农业光盘资料\01程序源码\03M0节点源码\01Modbus_STM32F051(温湿度1 01)\Project】

编译下载程序(先编译后下载)

打开“设备管理”。

查看COM口，打开串口调试助手。波特率9600，串口号COM8。

M0模块与485总线板子连接在一起。并确保温湿度传感器连接到485上。

【实验现象】

利用串口调试助手，串口转485调试板，485总线的线和调试板相连接。

在串口发送区发送请求命令，返回读到的温湿度环境信息：

发送请求命令：01 03 00 00 00 02 C4 0B

根据ModBus协议：01：设备地址 03：设备地址 00 00：起始寄存器地址 00 02：从起始地址，读取2个地址，读取数据值。C4 0B： CRC校验

返回环境信息：01 03 04 00 B8 01 51 BA 7A

根据ModBus协议：01：设备地址 03：设备地址 04：数据长度 00 B8：温度值 01 51：湿度值

BA 7A：CRC校验

【实验代码】

定义主从关系，默认ModBusSlave = 1，此时程序为从机，和温湿度传感器是并联。

COBOL Code

uint8_t ModBusSlave = 1;

uint8_t ModBusMaster = 0;

当从机接收到命令时，会有从机转变为主机，主动采集温湿度传感器环境信息。并1S上报一次环境数据。

(1)接收到从机转主机的命令(485发来的数据)：

00 06 00 03 00 01 B9 DB

广播地址 + 06 + 0003 + 00 01 + CRC校验

06表示ModBus 写保持寄存器命令。

0003表示写第几个寄存器。

0001表示向寄存器中写的内容。为1有485网络切换到ZigBee网络(主机模式)

B9DB表示CRC校验

ZigBee协调器插到电脑上USB，通过串口调试助手打开ZigBee协调器的COM口(波特率115200)，显示接收到M0传感器采集的数据。数据格式是21 5A 打头数据，含有设备地址、传感器类型和数据。

M0上传的协议数据如下：

uint8_t usSendBuf[SendLong] = {0x21,0x5A, SlaveID,0x00,0x74,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x6B};

第5、6、7位为数据位，其他的是固定写法。

接收数据

数据：215A0100740000000000006B

位号：01234567891011

含义：标记网络从机ID保留类型采集的数据保留位

第0字节位是标记位，用于判断次数据包是否是合法的需要的数据包。

第1字节位是用于区分网络类型的，分为二种网络：zigbee-5A,RS485-52。

第2字节表示的是节点的地址位(ID)，1~255之间。

第4字节位是节点的类型，包括：：温湿度-74，土壤温湿度-74，光感-6C，红外-69，C02-63，加热器-57，加湿器-48，通风-46，照明-4C，喷湿-44，遮阳-53，报警-41 等多种类型的传感器。

(2)接收到主机转从此机的命令(ZigBee发来的数据)：

数据：236352626F7901

位号：0123456

含义：标记标记网络预留预留预留

第0，1字节位是标记位，用于判断次数据包是否是合法的需要的数据包。

第0字节标记位：0x23(#) 表示此数据为命令字段

第1字节标记位：0x63(c) 表示此数据为网络切换命令

第2字节位是网络位：用于判断要切换到那种网络

0x5A(Z)：zigbee网络

0x52(R)：rs485网络

第3字节位：此系统预留--必须为0

第4，5字节位：此系统预留--必须为0

第6字节位：此系统预留--必须为0

主程序

int main(void)

{

uint8_t i;

uint8_t RxData;

uint8_t Senddata[13] ={0};

uint8_t sendflag = 0;

/*!< At this stage the microcontroller clock setting is already configured,

this is done through SystemInit() function which is called from startup

file (startup_stm32f0xx.s) before to branch to application main.

To reconfigure the default setting of SystemInit() function, refer to

system_stm32f0xx.c file

*/

/* SysTick end of count event each 10ms */

RCC_GetClocksFreq(&RCC_Clocks);

SysTick_Config(RCC_Clocks.HCLK_Frequency / 100);

/* Add your application code here

*/

LED_Init();

//初始化继电器

Relay_Init(Relay1_PORT,Relay1_PIN);

Relay_Init(Relay2_PORT,Relay2_PIN);

Relay_Init(Relay485_PORT,Relay485_PIN);

Usart_Init(USART2,115200);

if(ModBusMaster)

Usart_Init(USART1,9600);

if(ModBusSlave)

{

//模式 从地址 端口 波特率 校验位

eMBInit(MB_RTU, MSlaveID, 0x01, 9600, MB_PAR_NONE);

//启动FreeModbus

eMBEnable();

}

QueueInit(&FIFO_485);

/* Infinite loop */

while (1)

{

if(ModBusMaster)

{

//向ZigBee发送接收到ModBus的数据 ModBus ====》ZigBee

if(FIFO_485.count >= 1)

{

QueueOut(&FIFO_485,&RxData);

if(RxData == SlaveID)

{

Senddata[0] = RxData;

QueueOut(&FIFO_485,&RxData);

if(RxData == 0x03)

{

Senddata[1] = RxData;

for(i=2;i<12;i++)

{

QueueOut(&FIFO_485,&RxData);

Senddata[i] = RxData;

}

usSendBuf[5] = 0;

usSendBuf[6] = (Senddata[3] << 8) | (Senddata[4] /10);

usSendBuf[7] = (Senddata[5] << 8) | (Senddata[6] /10);

for(i=0;i < 12;i++)

{

USART_SendData(USART2, usSendBuf[i]);

/* Loop until the end of transmission */

while (USART_GetFlagStatus(USART2, USART_FLAG_TC) == RESET)

{}

}

}

}

}

if(FIFO_485.count == 0 )

{

Delay(150);

//发送ModBus命令，通过ZigBee上报给网关(不来)

ModBusSend(HUM1_buf);

}

//发送zigbee串口2接收到的ModBus命令---->请求传感器命令

if(RxZigbeelen == RxZigbeelong)

{

//判断接收zigbee的数据，是否为485继电器切换命令

if((Rx_Zigbee_buf[1] == 0x63) && (Rx_Zigbee_buf[2] == 0x52))

{

USART_Cmd(USART1, DISABLE);

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);

//继电器切换为常闭状态

GPIO_ResetBits(Relay485_PORT, Relay485_PIN);

//清空zigbee接收缓冲区的数据

memset(Rx_Zigbee_buf,0,64);//sizeof(char)*RxModbuslen);

RxZigbeelen = 0;

ModBusSlave = 1;

ModBusMaster = 0;

if(ModBusSlave)

{

//模式 从地址 端口 波特率 校验位

eMBInit(MB_RTU, MSlaveID, 0x01, 9600, MB_PAR_NONE);

//启动FreeModbus

eMBEnable();

}

}//判断是否为控制继电器命令(开)

else if(Rx_Zigbee_buf[3] == 'Z'){

if(Rx_Zigbee_buf[4] == MSlaveID){ //判断控制的地址

if(Rx_Zigbee_buf[6] == '1'){ //继电器的开

//控制继电器拨到常开 PB.8

GPIO_SetBits(Relay2_PORT,Relay2_PIN );

//清空zigbee接收缓冲区的数据

memset(Rx_Zigbee_buf,0,64);//sizeof(char)*RxModbuslen);

RxZigbeelen = 0;

}else if(Rx_Zigbee_buf[6] == '0'){

//控制继电器拨到常开 PB.8

GPIO_ResetBits(Relay2_PORT,Relay2_PIN );

//清空zigbee接收缓冲区的数据

memset(Rx_Zigbee_buf,0,64);//sizeof(char)*RxModbuslen);

RxZigbeelen = 0;

}

}

}

}

else if(RxZigbeelen > RxZigbeelong)

{

memset(Rx_Zigbee_buf,0,64);//sizeof(char)*RxModbuslen);

RxZigbeelen = 0;

}

//如果485切换成功，则灯灭

if(Led_flag == 1)

{

LED2_OFF();//关闭led灯

Led_flag = 0;

}

}

if(ModBusSlave)

{

eMBPoll( );

//从机接收到数据判断，可改变主从模式，下面关闭从模式

if((usRegHoldingBuf[3] & 0xFF) == 0x01)

{

USART_Cmd(USART1, DISABLE);

USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE);

//主从切换的继电器切换到常开

GPIO_SetBits(Relay485_PORT,Relay485_PIN );

if(ModBusSlave)

{

eMBDisable();

ModBusSlave = 0;

ModBusMaster = 1;

if(ModBusMaster)

Usart_Init(USART1,9600);

Delay(5);

}

//清空

usRegHoldingBuf[3] &= ~(1 << 0);

}

if(Led_flag == 0)

{

LED2_ON();//开led灯

Led_flag = 1;

}

}

}

}