STM32-Modbus协议(一文通)

Modbus协议原理

RT-Thread官网开源modbus

                RT-Thread官方提供 FreeModbus开源。

                野火有移植的例程。

                QT经常用 libModbus库。

Modbus是什么？

        Modbus协议，从字面理解它包括Mod和Bus两部分，首先它是一种bus，即总线协议，和I2C、SPI类似，总线就意味着有主机，有从机，这些设备在同一条总线上。

        Modbus支持单主机，多从机，最多支持247个从机设备。

        Mod协议最早用在PLC产品上，后来被其他工业控制器厂商广泛接收，成为了一种主流的通讯协议，用于控制器和外围设备通信。

        Modbus在7层OSI参考模型中属于第七层应用层，

        数据链路层有两种：基于标准串口协议和TCP协议，物理层可使用3线232、2线485、4线422，或光纤、网线、无线等多种传输介质。

        Modbus协议是一种请求/应答方式的交互过程，主机主动发起通讯请求，从机响应主机的请求，从机在没有收到主机的请求时，不会主动发送数据，从机之间不会进行通讯。

        Modbus官方标准文档可以直接在野火官网下载到。

        Modbus协议在STM32上面就是把串口引脚接到 MAX485 芯片(RS485电平)/或者MAX3232芯片(RS232电平)上。

        注意这是个协议，主要规定了数据帧的传输格式和数据交互方法。

Modbus RTU和Modbus extended

        Modbus、Modbus RTU和Modbus Extended之间的区别可以精简地归纳如下：

定义与范围：

        Modbus：是一种通信协议，定义了数据传输的格式和规则。

        Modbus RTU：是Modbus协议的一种实现方式，采用二进制编码，通常用于串行通信。

        Modbus Extended（或称为Modbus RTU Extend）：是Modbus RTU的扩展版本，提供了更多高级功能和更大的数据集支持。

数据集大小：

        Modbus RTU支持最多1024个数据项(从机)，但每次通信量少。

        Modbus Extended是Modbus RTU的扩展，虽支持数据项可能较少，通常256个数据项(从机)，但每次可传输更多数据(也就是单个数据项更大，可能32字节)，处理更复杂操作。

功能特点：

        Modbus RTU：提供基本的数据读写功能，适用于简单自动化需求。

        Modbus Extended：在Modbus RTU基础上增加了高级特性，如可变长度字符串（VLS）、错误检测和纠正（EDC），增强了处理复杂数据的能力。

应用场景：

        Modbus RTU：常用于小型、简单的自动化系统，如工厂控制或楼宇管理。

        Modbus Extended：更适合大型、复杂的自动化系统，特别是对数据量、性能和可靠性要求较高的场景。

3 种协议模式

基于串口的 ASCII码模式、RTU模式，

        ASCII码模式采用 LRC 校验，RTU模式采用 16位 CRC 校验。

基于以太网的 TCP 模式。

        TCP 模式不使用校验，因为TCP自带校验和。

        Modbus总线上所有的设备传输模式必须相同。
        实际使用要根据设备使用手册来选择采用哪种模式。

1. ASCII模式数据帧例子

主机发送请求（读取从机地址为1的保持寄存器0x0405的值）：

:010304050001CRCLF

• : 起始字符
• 01 从机地址
• 03 功能码（读取保持寄存器）
• 0405 寄存器地址
• 0001 读取长度
• CRC LRC校验码（由数据计算得出，此处为占位符）
• LF 换行符（结束字符）

从机响应：

:010302XXXXCRCLF

• : 起始字符
• 01 从机地址
• 03 功能码（读取保持寄存器）
• 02 数据长度
• XXXX 寄存器数据（实际数据，此处为占位符）
• CRC LRC校验码
• LF 换行符

2. RTU模式数据帧例子

从站地址	功能码	起始(高)	起始(低)	数量(高)	数量(低)	校验

主机发送请求（写入从机地址为1的保持寄存器0x0405的值0x1234）：

01 06 04 05 12 34 CRC

• 01 从机地址
• 06 功能码（写入单个保持寄存器）
• 0405 寄存器地址
• 1234 写入的数据
• CRC CRC校验码（由数据计算得出，此处为占位符）

从机响应：

01 06 04 05 12 34 CRC

• 内容与请求相同，表示写入成功

3. TCP模式数据帧例子

主机发送请求（读取从机地址为1的输入寄存器，起始地址0x0000，读取2个字）：

        注意 PLC通常是x86架构，字长(机器位数)16位，因此一个字是16位。

Transaction Identifier: 0x0001  
Protocol Identifier: 0x0000  
Length Field: 0x0006  
Unit Identifier: 0x01  
Function Code: 0x04  
Starting Address: 0x0000  
Quantity of Registers: 0x0002

• 该数据帧为 Modbus TCP的 ADU（应用数据单元），其中包含了 7个字段，用于标识交易、协议、长度、单元（从机地址）、功能码、起始地址和读取长度。

从机响应：

Transaction Identifier: 0x0001  
Protocol Identifier: 0x0000  
Length Field: 0x0005  
Unit Identifier: 0x01  
Function Code: 0x04  
Byte Count: 0x04  
Data: 0x1234 0x5678

• 响应中包含了请求中的交易标识符、协议标识符等，以及数据字段，表示读取到的寄存器值。

Modbus协议应用技巧

        首先，Modbus协议经常被拿来跟 PLC、传感器通讯，PLC属于x86架构或者AMD架构，用的CISC指令集。这是 PLC和 STM32的区别，STM是 RISC指令集。

        其次，modbus只是个协议，规定了数据帧的格式，你能满足它的数据帧，就能通信。

功能码

modbus协议功能码

读取操作：

        读线圈（0x01）：

发送请求帧格式：
[从站地址] [0x01] [起始地址高] [起始地址低] [读取数量高] [读取数量低] [校验码]
01 01 00 00 00 01 CRC（假设从站地址为01，读取起始地址为0000，数量为1个线圈）返回响应帧格式：
[从站地址] [0x01] [字节数] [线圈状态数据...] [校验码]
（字节数通常为读取数量，线圈状态数据为每个线圈的状态，通常为00或FF表示OFF或ON）
01 01 01 00 CRC
（假设读取的线圈状态为ON/开，状态字节为01，后续字节为数据值，
但在此例中只有一个线圈，所以数据值为00）

        读离散量输入（0x02）

                 数据帧和读线圈类似，但功能码为0x02。

        读保持寄存器（0x03）：

发送请求帧：
[从站地址] [0x03] [起始地址高] [起始地址低] [读取数量高] [读取数量低] [校验码]
01 03 00 00 00 02 CRC（假设从站地址为01，读取起始地址为0000，数量为2个寄存器）返回响应帧：
[从站地址] [0x03] [字节数] [寄存器数据...] [校验码]
01 03 04 00 01 00 02 CRC
（假设读取的两个寄存器值分别为0001和0002，每个寄存器值占两个字节，所以总字节数为4）

        读输入寄存器（0x04）: 

        请求帧格式与读保持寄存器类似，但功能码为0x04。

写入操作：

        写单个线圈（0x05）：

发送请求帧格式：
[从站地址] [0x05] [目标地址高] [目标地址低] [要写入的值] [校验码]
（要写入的值通常为00或FF表示OFF或ON）
01 05 00 00 FF 00 CRC
（假设从站地址为01，目标地址为0000，写入的值为ON/开）返回响应帧格式：
[从站地址] [0x05] [目标地址高] [目标地址低] [写入的值] [校验码]
（写入成功后，从站通常返回与请求相同的帧，但实际应用中可能返回其他格式的响应帧）
01 05 00 00 FF 00 CRC
（写入成功后，从站通常返回与请求相同的帧作为响应，但实际应用中可能有所不同）

        写单个寄存器（0x06）：

[从站地址] [0x06] [目标地址高] [目标地址低] [要写入的数据高] [要写入的数据低] [校验码]
发送请求帧：01 06 00 00 00 13 CRC
（假设从站地址为01，目标地址为0000，写入的数据值为0013）[从站地址] [0x06] [目标地址高] [目标地址低] [写入的数据高] [写入的数据低] [校验码]
返回响应帧：01 06 00 00 00 13 CRC
（写入成功后，从站通常返回与请求相同的帧作为响应，但实际应用中可能有所不同）

        写多个线圈（0x0F）：

[从站地址] [0x0F] [起始地址高] [起始地址低] [要写入的线圈数量高] [要写入的线圈数量低] [字节数] [线圈状态数据...] [校验码]
发送请求帧：01 0F 00 00 00 02 01 01 CRC
（假设从站地址为01，起始地址为0000，写入2个线圈，第一个线圈ON，第二个线圈OFF）[从站地址] [0x0F] [起始地址高] [起始地址低] [写入的线圈数量高] [写入的线圈数量低] [校验码]
返回响应帧：01 0F 00 00 00 02 CRC
（写入成功后，从站返回包含起始地址和写入数量的响应帧，但实际应用中可能有所不同）

        写多个寄存器（0x10）：

[从站地址] [0x10] [起始地址高] [起始地址低] [要写入的寄存器数量高] [要写入的寄存器数量低] [字节数] [寄存器数据...] [校验码]
发送请求帧：01 10 00 00 00 02 04 00 01 00 02 CRC
（假设从站地址为01，起始地址为0000，写入2个寄存器，第一个寄存器值为0001，第二个寄存器值为0002）[从站地址] [0x10] [起始地址高] [起始地址低] [写入的寄存器数量高] [写入的寄存器数量低] [校验码]
返回响应帧：01 10 00 00 00 02 CRC
（写入成功后，从站返回包含起始地址和写入数量的响应帧，但实际应用中可能有所不同）

源码移植

        下面看一下野火移植的源码：

        main函数

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* 离散输入变量 */
extern UCHAR    ucSDiscInBuf[S_DISCRETE_INPUT_NDISCRETES/8]  ;
/* 线圈 */
extern UCHAR    ucSCoilBuf[S_COIL_NCOILS/8];
/* 输入寄存器 */
extern USHORT   usSRegInBuf[S_REG_INPUT_NREGS];
/* 保持寄存器 */
extern USHORT   usSRegHoldBuf[S_REG_HOLDING_NREGS];int main(void){/* 串口2初始化在portserial.c中 */.../* 定时器4初始化 */MX_TIM4_Init();.../* Modbus初始化 */eMBInit(  MB_RTU,                 // 传输模式：RTU (Remote Terminal Unit)，即Modbus RTU模式  MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR,// 从站地址：在此示例中使用的测试从站地址  MB_MASTER_USARTx,       // 串口配置：指定用于Modbus通信的USART（串行通讯接口）  MB_MASTER_USART_BAUDRATE, // 波特率：设置USART的波特率，用于Modbus通信的速率  MB_PAR_NONE             // 校验位和停止位配置：无校验，通常表示8位数据位，1个停止位  );/* 启动Mdobus */eMBEnable();while (1){/* 更新保持寄存器值 */usSRegHoldBuf[0] =  HAL_GetTick() & 0xff;		           //获取时间戳 提出1至8位usSRegHoldBuf[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;      //获取时间戳 提出9至16位usSRegHoldBuf[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16 ;  //获取时间戳 提出17至24位usSRegHoldBuf[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24; //获取时间戳 提出25至32位/* 更新输入寄存器值 */usSRegInBuf[0] =  HAL_GetTick() & 0xff;		             //获取时间戳 提出1至8位usSRegInBuf[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;        //获取时间戳 提出9至16位usSRegInBuf[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16 ;    //获取时间戳 提出17至24位usSRegInBuf[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24;   //获取时间戳 提出25至32位/* 更新线圈 */ucSCoilBuf[0] =  HAL_GetTick() & 0xff;		             //获取时间戳 提出1至8位ucSCoilBuf[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;         //获取时间戳 提出9至16位ucSCoilBuf[2] = (HAL_GetTick() & 0xff0000) >> 16 ;     //获取时间戳 提出17至24位ucSCoilBuf[3] = (HAL_GetTick() & 0xff000000) >> 24;    //获取时间戳 提出25至32位/* 离散输入变量 */ucSDiscInBuf[0] =  HAL_GetTick() & 0xff;		           //获取时间戳 提出1至8位ucSDiscInBuf[1] = (HAL_GetTick() & 0xff00) >> 8;       //获取时间戳 提出9至16位/* 可以不用延时，如果延时时间过长主机会timeout */HAL_Delay(200);		/*从机轮询*/( void )eMBPoll(  );}
}

        主要有

eMBInit

eMBInit(  MB_RTU,                 // 传输模式：RTU (Remote Terminal Unit)，即Modbus RTU模式  MB_SAMPLE_TEST_SLAVE_ADDR, // 从站地址：在此示例中使用的测试从站地址  MB_MASTER_USARTx,       // 串口配置：指定用于Modbus通信的USART（串行通讯接口）  MB_MASTER_USART_BAUDRATE, // 波特率：设置USART的波特率，用于Modbus通信的速率  MB_PAR_NONE             // 校验位和停止位配置：无校验，通常表示8位数据位，1个停止位  
);/*
eMBInit 函数功能简述：参数验证：检查从设备地址是否有效。
模式选择：根据通信模式设置函数指针。
初始化：调用对应模式的初始化函数配置通信参数。
事件初始化：初始化端口事件模块以处理通信事件。
状态设置：成功初始化后，设置模块为禁用状态。
返回状态：返回初始化结果的状态码。
*/

/*eMBInit内部的传输模式初始化*/
#if MB_RTU_ENABLED > 0  case MB_RTU:  // RTU模式  // 设置RTU模式相关的函数指针  pvMBFrameStartCur = eMBRTUStart;  pvMBFrameStopCur = eMBRTUStop;  peMBFrameSendCur = eMBRTUSend;  peMBFrameReceiveCur = eMBRTUReceive;  pvMBFrameCloseCur = MB_PORT_HAS_CLOSE ? vMBPortClose : NULL;  pxMBFrameCBByteReceived = xMBRTUReceiveFSM;  pxMBFrameCBTransmitterEmpty = xMBRTUTransmitFSM;  pxMBPortCBTimerExpired = xMBRTUTimerT35Expired;  // 初始化RTU  eStatus = eMBRTUInit(ucMBAddress, ucPort, ulBaudRate, eParity); break;  
#endif 

/*
eMBRTUInit 函数的功能是初始化 Modbus RTU 通信模式，具体包括：串口配置：设置指定端口的波特率、8个数据位和校验位。定时器设置：根据波特率计算并设置定时器T35的值，以确保正确的通信时序。错误处理：在初始化过程中，如遇到任何失败，则返回相应的错误状态。
*/
eMBRTUInit( UCHAR ucSlaveAddress, UCHAR ucPort, ULONG ulBaudRate, eMBParity eParity )  
{  eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR; // 初始化状态为无错误  ULONG           usTimerT35_50us; // 定时器T35的50微秒单位值  ( void )ucSlaveAddress; // 目前未使用从设备地址参数 ENTER_CRITICAL_SECTION(  ); // 进入临界区，保护共享资源  //__set_PRIMASK(1),设置PRIMASK寄存器,由CMSIS库提供//屏蔽除 NMI 和 HardFalut 外的所有异常和中断。// Modbus RTU使用8个数据位  if( xMBPortSerialInit( ucPort, ulBaudRate, 8, eParity ) != TRUE )  {  eStatus = MB_EPORTERR; // 串口初始化失败，设置错误状态  }  else  {  // 根据波特率设置定时器T35的值  if( ulBaudRate > 19200 )  {  usTimerT35_50us = 35; // 波特率大于19200时使用固定值  }  else  {  // 计算T35的值为3.5个字符时间  usTimerT35_50us = ( 7UL * 220000UL ) / ( 2UL * ulBaudRate );  }  // 初始化定时器  if( xMBPortTimersInit( ( USHORT ) usTimerT35_50us ) != TRUE )  {  eStatus = MB_EPORTERR; // 定时器初始化失败，设置错误状态  }  }  EXIT_CRITICAL_SECTION(  ); // 退出临界区//__set_PRIMASK(0) 设置Primask寄存器 return eStatus; // 返回初始化状态  
}

        上面可以看到，modbus模块的初始化，根据波特率设置了所谓Timer35定时器的值，        

        但这个定时器其实是我们自己在 main里设置的(示例用的TIM4)，这里定时器初始化直接返回了True。

BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )		//定时器初始化直接返回TRUE，已经在mian函数初始化过
{return TRUE;
}

        实际的设置代码，野火原版是hal库的，我这里给个标准库的参考版本：

void MX_TIM4_Init(void)    
{    // 开启TIM4时钟  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);    // 初始化定时器基础配置  TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStruct;    TIM_TimeBaseStruct.TIM_Prescaler = 4200 - 1;  // 设置预分频器  TIM_TimeBaseStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  // 向上计数  TIM_TimeBaseStruct.TIM_Period = 35;  // 设置周期  TIM_TimeBaseStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;  // 时钟不分频  TIM_TimeBaseStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;  // 重复计数器为0（通常不需要）  TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStruct);  // 初始化TIM4  // 启用TIM4更新中断  TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);    // 启动TIM4  TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);    // 配置NVIC以启用TIM4中断  NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;    NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;  // 设置中断通道  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;  // 设置抢占优先级  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;  // 设置子优先级  NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;  // 启用中断  NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);  // 初始化NVIC  
}

/*TIM4的中断服务函数*/
void TIM4_IRQHandler(void)
{HAL_TIM_IRQHandler(&htim4);
}/**stm32f4xx_it.c中的溢出回调函数**/
/* USER CODE BEGIN 1 */
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)	//定时器中断回调函数，用于连接porttimer.c文件的函数
{/* NOTE : This function Should not be modified, when the callback is needed,the __HAL_TIM_PeriodElapsedCallback could be implemented in the user file*/prvvTIMERExpiredISR( );//freemodbus移植过来的函数
}/*定时器中调用freemodbus移植过来的函数*/
void prvvTIMERExpiredISR( void )	//modbus定时器动作，需要在中断内使用
{( void )pxMBPortCBTimerExpired(  );//这个函数其实是指向 xMBRTUTimerT35Expired()
}//定时器最终调用的函数在下个代码块给出

         xMBRTUTimerT35Expired 函数是 Modbus RTU 通信协议中的一部分，用于处理接收状态定时器 T35 到期时的逻辑。

        它首先初始化一个轮询标志 xNeedPoll，然后根据当前接收状态 eRcvState 执行不同操作：

        在启动阶段结束时发布“准备就绪”事件，

        在接收到完整帧时发布“帧接收”事件，

        若发生错误则跳过。

        无论状态如何，都会禁用并重置定时器并将接收状态设置为空闲。

        最后，函数返回是否需要轮询的标志。

        简而言之，该函数根据 T35 定时器的到期情况更新接收状态、模拟时间队列发布相应事件，并禁用计时器。

BOOL xMBRTUTimerT35Expired( void )  
{  BOOL xNeedPoll = FALSE;  switch (eRcvState)  {  // Timer t35到期，启动阶段结束  case STATE_RX_INIT:  xNeedPoll = xMBPortEventPost(EV_READY);  break;  // 接收到帧且t35到期，通知监听器收到新帧  case STATE_RX_RCV:  xNeedPoll = xMBPortEventPost(EV_FRAME_RECEIVED);  break;  // 接收帧时发生错误  case STATE_RX_ERROR:  break;  // 函数在非法状态下被调用  default:  assert((eRcvState == STATE_RX_INIT) || (eRcvState == STATE_RX_RCV) || (eRcvState == STATE_RX_ERROR));  }  // 禁用端口计时器  vMBPortTimersDisable();  // 设置接收状态为空闲  eRcvState = STATE_RX_IDLE;  return xNeedPoll;  
}

/*模拟事件上报*/
BOOL xMBPortEventPost( eMBEventType eEvent )  
{  // 设置事件在队列中的标志为TRUE  xEventInQueue = TRUE;        //注意这里不是真实的队列，只是个bool模拟队列状态// 保存传入的事件类型  eQueuedEvent = eEvent;  // 返回TRUE表示事件成功发布  return TRUE;  
}

eMBpoll 

        main函数while里面还有个 eMBpoll()从机轮询。

        此函数是Modbus协议栈中的轮询函数，负责处理协议栈中的事件。

        它首先检查协议栈是否准备就绪，然后检查是否有事件可用(参考定时器回调的模拟事件)。

        若有事件，将根据事件类型执行相应的操作，如接收帧、执行功能码处理或发送回复帧等。

        函数通过静态变量和局部变量来存储和处理接收到的帧、地址、功能码、异常等信息，并根据需要调用其他函数来执行具体的操作。

        最后，函数返回无错误状态。

/*从机轮询*/
eMBErrorCode eMBPoll( void )  
{  // 静态变量定义，用于存储接收到的帧、地址、功能码等信息  static UCHAR   *ucMBFrame;  static UCHAR    ucRcvAddress;  static UCHAR    ucFunctionCode;  static USHORT   usLength;  static eMBException eException;  // 局部变量定义  int             i;  eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;  // 初始化状态为无错误  eMBEventType    eEvent;  // 检查协议栈是否准备就绪  if( eMBState != STATE_ENABLED )  {  return MB_EILLSTATE;  // 如果未就绪，则返回非法状态错误  }  // 检查是否有事件可用  if( xMBPortEventGet( &eEvent ) == TRUE )  {  switch ( eEvent )  {  case EV_READY:  // 准备就绪事件，无需特殊处理  break;  case EV_FRAME_RECEIVED:  // 接收到帧事件  eStatus = peMBFrameReceiveCur( &ucRcvAddress, &ucMBFrame, &usLength );  if( eStatus == MB_ENOERR )  {  // 如果帧是发送给我们的或者是广播帧，则发布执行事件  if( ( ucRcvAddress == ucMBAddress ) || ( ucRcvAddress == MB_ADDRESS_BROADCAST ) )  {  ( void )xMBPortEventPost( EV_EXECUTE );  }  }  break;  case EV_EXECUTE:  // 执行事件  ucFunctionCode = ucMBFrame[MB_PDU_FUNC_OFF];  // 获取功能码  eException = MB_EX_ILLEGAL_FUNCTION;  // 初始化异常为非法功能  // 遍历函数处理器数组，查找匹配的功能码并执行相应的处理函数  for( i = 0; i < MB_FUNC_HANDLERS_MAX; i++ )  {  if( xFuncHandlers[i].ucFunctionCode == 0 )  {  break;  // 没有更多的函数处理器，退出循环  }  else if( xFuncHandlers[i].ucFunctionCode == ucFunctionCode )  {  eException = xFuncHandlers[i].pxHandler( ucMBFrame, &usLength );  break;  // 找到匹配的功能码并执行处理函数，退出循环  }  }  // 如果接收地址不是广播地址，则发送回复帧  if( ucRcvAddress != MB_ADDRESS_BROADCAST )  {  if( eException != MB_EX_NONE )  {  // 如果发生异常，构建错误帧  usLength = 0;  ucMBFrame[usLength++] = ( UCHAR )( ucFunctionCode | MB_FUNC_ERROR );  ucMBFrame[usLength++] = eException;  }  // （可选）在发送前延迟一段时间（仅适用于ASCII模式）  if( ( eMBCurrentMode == MB_ASCII ) && MB_ASCII_TIMEOUT_WAIT_BEFORE_SEND_MS )  {  vMBPortTimersDelay( MB_ASCII_TIMEOUT_WAIT_BEFORE_SEND_MS );  }  // 发送回复帧  eStatus = peMBFrameSendCur( ucMBAddress, ucMBFrame, usLength );  }  break;  case EV_FRAME_SENT:  // 帧发送事件，无需特殊处理  break;  }  }  return MB_ENOERR;  // 函数返回无错误状态  
}

串口数据帧接收/发送

void USART2_IRQHandler(void)
{...if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_RXNE)!= RESET) {prvvUARTRxISR();//接收,函数指针}if(__HAL_UART_GET_IT_SOURCE(&huart2, UART_IT_TXE)!= RESET) {prvvUARTTxReadyISR();//发送,函数指针}...
}

/*真实的发送*/
BOOL xMBRTUTransmitFSM( void )  
{  BOOL xNeedPoll = FALSE;  // 初始化轮询需求为不需要  assert( eRcvState == STATE_RX_IDLE );  // 断言接收状态应为空闲  switch ( eSndState )  // 根据发送状态进行处理  {  case STATE_TX_IDLE:  // 如果发送状态为空闲  vMBPortSerialEnable( TRUE, FALSE );  // 启用接收器，禁用发送器  break;  case STATE_TX_XMIT:  // 如果发送状态为正在发送  if( usSndBufferCount != 0 )  // 检查发送缓冲区是否还有数据  {  xMBPortSerialPutByte( ( CHAR )*pucSndBufferCur );  // 发送当前字节  pucSndBufferCur++;  // 移动到缓冲区中的下一个字节  usSndBufferCount--;  // 减少缓冲区计数  }  else  {  xNeedPoll = xMBPortEventPost( EV_FRAME_SENT );  // 发布帧发送完成事件，可能需要轮询  vMBPortSerialEnable( TRUE, FALSE );  // 禁用发送器，防止再次发送缓冲区空中断  eSndState = STATE_TX_IDLE;  // 将发送状态设置为空闲  }  break;  }  return xNeedPoll;  // 返回是否需要轮询的标志  
}

        最后被串口中断调用的，串口接收函数。 

BOOL xMBRTUReceiveFSM( void )  
{  BOOL xTaskNeedSwitch = FALSE;  // 初始化任务切换需求标志为FALSE  UCHAR ucByte;  // 用于存储接收到的字节  assert( eSndState == STATE_TX_IDLE );  // 确保发送状态为空闲  /*串口读取字符*/// 总是读取字符（无论当前接收状态如何）  ( void )xMBPortSerialGetByte( ( CHAR * ) & ucByte );  switch ( eRcvState )  // 根据接收状态进行处理  {  case STATE_RX_INIT:  // 如果在初始化状态接收到字符，等待帧结束  vMBPortTimersEnable(  );  // 启用定时器  break;  case STATE_RX_ERROR:  // 在错误状态，等待损坏帧的所有字符传输完毕  vMBPortTimersEnable(  );  // 启用定时器  break;  case STATE_RX_IDLE:  // 在空闲状态，等待新字符。接收到字符后，启动定时器，并进入接收状态  usRcvBufferPos = 0;  // 重置接收缓冲区位置  ucRTUBuf[usRcvBufferPos++] = ucByte;  // 将接收到的字节存入缓冲区  eRcvState = STATE_RX_RCV;  // 更改接收状态为正在接收  vMBPortTimersEnable(  );  // 启用定时器 break;  case STATE_RX_RCV:  // 正在接收帧。每接收到一个字符，重置定时器。// 如果接收到的字节数超过Modbus帧的最大可能大小，则忽略该帧  if( usRcvBufferPos < MB_SER_PDU_SIZE_MAX )  {  ucRTUBuf[usRcvBufferPos++] = ucByte;  // 将接收到的字节存入缓冲区  }  else  {  eRcvState = STATE_RX_ERROR;  // 接收字节数超标，更改接收状态为错误  }  vMBPortTimersEnable(  );  // 启用定时器（为了保持接收超时检测）  break;  }  return xTaskNeedSwitch;  // 返回任务切换需求标志（在此函数中始终为FALSE）  
}

        每一次定时器溢出，都将 eRcvState转变为STATE_RX_IDLE状态，然后 接收，

        一次性接受完全部数据帧。

        再重启定时器，又是 IDLE状态。

modbus帧解析

        在临界区内接收并处理一个Modbus RTU帧，进行长度和CRC校验，如果校验通过，则提取并返回地址、长度和PDU数据，否则设置错误码。

#define MB_SER_PDU_SIZE_MIN     4       // Modbus RTU 帧的最小大小  
#define MB_SER_PDU_SIZE_MAX     256     // Modbus RTU 帧的最大大小  
#define MB_SER_PDU_SIZE_CRC     2       // PDU 中 CRC 字段的大小  
#define MB_SER_PDU_ADDR_OFF     0       // Ser-PDU 中从站地址的偏移量  
#define MB_SER_PDU_PDU_OFF      1       // Ser-PDU 中 Modbus-PDU 的偏移量

/*该函数将数据存放在数组中,并返回从站存储位置,帧存储位置,帧长度*/
eStatus = peMBFrameReceiveCur( &ucRcvAddress, &ucMBFrame, &usLength ); 

/*RTU帧解析*/
eMBErrorCode eMBRTUReceive( UCHAR * pucRcvAddress,  // 接收到的从站地址存储位置  UCHAR ** pucFrame,      // 接收到的帧数据存储位置  USHORT * pusLength )   // 接收到的帧数据长度存储位置
{  BOOL            xFrameReceived = FALSE;  // 帧接收标志  eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;     // 初始化错误码为无错误  ENTER_CRITICAL_SECTION(  );  // 进入临界区  assert( usRcvBufferPos < MB_SER_PDU_SIZE_MAX );  // 断言：接收缓冲区位置应小于最大PDU大小  // 长度和CRC校验  if( ( usRcvBufferPos >= MB_SER_PDU_SIZE_MIN )  && ( usMBCRC16( ( UCHAR * ) ucRTUBuf, usRcvBufferPos ) == 0 ) )  {  // 保存地址字段  *pucRcvAddress = ucRTUBuf[MB_SER_PDU_ADDR_OFF];  // 计算Modbus-PDU总长度 = 接收缓冲区位置-从站地址偏移-校验偏移  *pusLength = ( USHORT )( usRcvBufferPos - MB_SER_PDU_PDU_OFF - MB_SER_PDU_SIZE_CRC );  // 返回Modbus PDU的起始位置  *pucFrame = ( UCHAR * ) & ucRTUBuf[MB_SER_PDU_PDU_OFF];  xFrameReceived = TRUE;  // 标记帧已接收  }  else  {  eStatus = MB_EIO;  // 设置错误码为输入/输出错误  }  EXIT_CRITICAL_SECTION(  );  // 退出临界区  return eStatus;  
}