Modbus是一项工业上经常用到的通讯协议，而freemodbus是一款开源的从机协议栈。关于它的移植网上已经有了很多的文章，但是对于移植到PIC单片机，少之又少。本文将重介绍freemodbus在PIC18F47Q84单片机的移植。

本次移植使用的是PIC18F47Q84开发板，编译环境 MPLAB X IDE v5.50

想现解PIC18F47Q84开发板更多信息，请点击下面 PIC18F47Q84开发板

PIC18F47Q84开发板

1、FreeModbus 源码的获取

freemodbus源码GitHub链接：

GitHub - cwalter-at/freemodbus: BSD licensed MODBUS RTU/ASCII and TCP slave

2、FreeModbus 移植到PIC18F47Q84

2.1 准备基础工程

我们先准备一个基础工程，所以我们选择第十五章RS485通信实验做为基础工程。

将其拷贝一份，重命名为 FreeModbus_RS485，然后，我们将下载的FreeModbus文件里的modbus这个文件夹全部复制到我们的工程路径，然后将demo文件里的BARE文件夹也复制到我们的工程路径，如下，

(1)、右击 sourse file, 选择 New Logical Folder

新建4个文件夹，分别命名为Driver，FreeModbus_app，FreeModbus_core，FreeModbus_port，分别放置文件如下：

（2）、相同的方法，添加相应的头文件

右击 Heads Files 选择 New Logical Folder，同样的，新建4个文件夹，分别命名为Driver，FreeModbus_app，FreeModbus_core，FreeModbus_port，分别放置和源文件对应的头文件。

（3）、移植后，我们编译会发现有很多问题，都是头文件没有找到。

MPLAB X IDE要添加的头文件，都是要指定相对应的路径才可以，以portserial.c为例，

其它文件同理，如mbfuncdisc.c

屏蔽掉的是原文件的写法，添加上路径是我们MPLAB X IDE要求的写法。

把头文件路径一一添加完成后，再次编译，成功！！！

2.2、修改FreeModbus 中portserial.c 文件

前面添加进来的FreeModbus 源码是没有任何串口和定时器的驱动，接下来我们需要对FreeModbus 的portserial.c 文件添加Modbus 串口发送中断和接收

中断使能函数。

portserial.c 修改后的具体代码如下：（红色标记为添加的代码）

#include <xc.h>

#include "port.h"

#include "../../../Driver/device_config.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/

#include "../../include/mb.h"

#include "../../include/mbport.h"

#define F_OSC 64000000 // 64MHz #define F_OSC1 64000000

#define UART2_BAUD_RATE 9600

#define UART2_BAUD_CALC(UART2_BAUD_RATE,F_OSC) \

( ( F_OSC ) / ( ( UART2_BAUD_RATE ) * 4UL ) - 1 )

/* ----------------------- static functions ---------------------------------*/

static void prvvUARTTxReadyISR( void );

static void prvvUARTRxISR( void );

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/

void vMBPortSerialEnable( BOOL xRxEnable, BOOL xTxEnable )

{

//MCU 串口接收中断使能

if(xRxEnable==TRUE)

{

//使能接收和接收中断

LATCbits.LATC1 = 0; // RS485驱动芯片，接收使能

PIR8bits.U2RXIF = 0;

PIE8bits.U2RXIE = 1; // enable receive interrupt

}

else

{

//禁止接收和接收中断

LATCbits.LATC1 = 1; //RS485驱动芯片，发送使能

PIR8bits.U2RXIF = 0;

PIE8bits.U2RXIE = 0; // enable receive interrupt

}

//MCU 串口发送中断使能

if(xTxEnable==TRUE)

{

PIR8bits.U2TXIF = 0;

PIE8bits.U2TXIE = 1; //使能发送中断

}

else

{

PIR8bits.U2TXIF = 0;

PIE8bits.U2TXIE = 0; //禁止发送中断

}

BOOL

xMBPortSerialInit( UCHAR ucPORT, ULONG ulBaudRate, UCHAR ucDataBits, eMBParity eParity )

{

(void)ucPORT; //用串口2,不修改串口

(void)ucDataBits; //不修改数据位长度

// 模式控制寄存器，比如 MAX , DALI, LIN

U2P1L = 0x00; // P1L 0;

U2P1H = 0x00; // P1H 0;

U2P2L = 0x00; // P2L 0;

U2P2H = 0x00; // P2H 0;

U2P3L = 0x00; // P3L 0;

U2P3H = 0x00; // P3H 0;

U2CON0 = 0xB0;

U2CON1 = 0x80;

U2CON2 = 0x00;

U2BRG = UART2_BAUD_CALC(ulBaudRate,F_OSC);

U2FIFO = 0x00;

U2UIR = 0x00;

U2ERRIR = 0x00;

U2ERRIE = 0x00;

switch(eParity)

{

case MB_PAR_EVEN: // 奇偶校验

U2CON0bits.MODE = 0x3;

break;

case MB_PAR_ODD: // 奇偶校验

U2CON0bits.MODE = 0x2;

break;

case MB_PAR_NONE: // 无奇偶校验

U2CON0bits.MODE = 0x0;

break;

default:break;

}

// enable error interrupt

PIE8bits.U2EIE = 1;

vMBPortSerialEnable(TRUE, FALSE );

return TRUE;

}

BOOL

xMBPortSerialPutByte( CHAR ucByte )

{

while(!U2FIFObits.TXBE); // 发送一个数据

U2TXB = ucByte;

return TRUE;

}

BOOL

xMBPortSerialGetByte( CHAR * pucByte )

{

*pucByte = U2RXB; // 接收一个数据

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.

static void prvvUARTTxReadyISR( void )

{

LATCbits.LATC1 = 1; //MAX485 使能发送

pxMBFrameCBTransmitterEmpty( );

LATCbits.LATC1 = 0;

}

/* 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.

static void prvvUARTRxISR( void )

{

pxMBFrameCBByteReceived( );

}

/******************************************************************************

Name : INTERRUPT_InterruptManagerHigh()

Input :

Output :

description : 高优先级中断

******************************************************************************/

void __interrupt() INTERRUPT_InterruptManagerHigh (void)

{

if(PIE8bits.U2RXIE && PIR8bits.U2RXIF)

{

PIR8bits.U2RXIF = 0; //清中断标志

prvvUARTRxISR(); //接受中断

}

else if(PIE8bits.U2TXIE && PIR8bits.U2TXIF)

{

PIR8bits.U2TXIF = 0; //清中断标志位

prvvUARTTxReadyISR(); //发送完成中断

}

else if(PIE8bits.U2EIE == 1 && PIR8bits.U2EIF == 1)

{

PIR8bits.U2EIF = 0;

LATEbits.LATE0 = 1;

U2ERRIR = 0; // To clear the interrupt condition, all bits in the UxERRIR register must be cleared

}

首先在portserial.c 文件开头添加#include <xc.h>语句，因为该头文件内已经包含了 PIC18F47Q84 对应的头文件，如果不添加的话，那么再添加串口等驱动时会提示错误。

另外，要添加#include "../../../Driver/device_config.h" 头文件，因为在这个头文件定义 #define _XTAL_FREQ 64000000 ，这个在调用__delay_ms(1);时会用到，否则编译会报错。

2.3、修改FreeModbus 中porttimer.c 文件

接下来需要修改的是porttimer.c 文件,需要补充的就是Modbus 定时器初始化函数、Modbus 定时器使能和失能函数，以及Modbus 定时器中断函数。这个也是非常简单的。具体代码如下：（红色标记为添加代码）

/* ----------------------- Platform includes --------------------------------*/

#include <xc.h>

#include "port.h"

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/

#include "../../include/mb.h"

#include "../../include/mbport.h"

static void prvvTIMERExpiredISR( void );

/* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/

#define MB_TIMER_PRESCALER ( 6400UL )

#define F_CPU 64000000ul

#define MB_TIMER_TICKS ( F_CPU / MB_TIMER_PRESCALER )

#define MB_50US_TICKS ( 1000UL )

/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/

static USHORT usTimerOCRADelta;

//static USHORT usTimerOCRBDelta;

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/

BOOL

xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )

{

usTimerOCRADelta = (uint16_t)(65536ul - ( MB_TIMER_TICKS * usTim1Timerout50us ) / ( MB_50US_TICKS ));

// 50us interrupt

T0CON1 = 0x43;

T0CON0 = 0x90;

TMR0 = 0x00;

T0CON0bits.T0EN = 0; // Clear Interrupt flag before enabling the interrupt

PIE3bits.TMR0IE = 1; // Enabling TMR0 interrupt.

return TRUE;

}

void vMBPortTimersEnable()

{

/* Enable the timer with the timeout passed to xMBPortTimersInit( ) */

if( usTimerOCRADelta > 0 )

{

TMR0H = (unsigned char)(usTimerOCRADelta >> 8);

TMR0L = (unsigned char)(usTimerOCRADelta & 0xff);

}

T0CON0bits.T0EN = 1;

}

void vMBPortTimersDisable()

{

/* Disable any pending timers. */

T0CON0bits.T0EN = 0;

}

static void prvvTIMERExpiredISR( void )

{

( void )pxMBPortCBTimerExpired( );

}

void __interrupt(low_priority) INTERRUPT_InterruptManagerLow (void)

{

if(PIE3bits.TMR0IE == 1 && PIR3bits.TMR0IF == 1)

{

//TMR0 = usTimerOCRADelta;

TMR0H = (unsigned char)(usTimerOCRADelta >> 8);

TMR0L = (unsigned char)(usTimerOCRADelta & 0xff);

( void )pxMBPortCBTimerExpired();

PIR3bits.TMR0IF = 0;

}

2.4 修改FreeModbus 中demo.c 文件

前面移植时，我们在FreeModbus_app 中添加了一个demo.c 文件，该文件是

从官方源码案列中复制过的。该文件本身就是一个Modbus 测试程序，其内含有Modbus 输入寄存器功能测试。

/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/

#include "../include/mb.h"

#include "../include/mbport.h"

//* ----------------------- Defines ------------------------------------------*/

#define REG_INPUT_START 0x0001 //保持寄存器的开始地址

#define REG_INPUT_NREGS 8 //数据字节数

#define REG_HOLDING_START 0x0001 //保持寄存器的开始地址

#define REG_HOLDING_NREGS 8 //数据字节数

/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/

static USHORT usRegInputStart = REG_INPUT_START;

static USHORT usRegInputBuf[REG_INPUT_NREGS] =

{0x1111,0x2222,0x3333,0x4444,0x5555,0x6666,0x7777,0x8888};

static USHORT usRegHoldingStart = REG_HOLDING_START;

static USHORT usRegHoldingBuf[REG_HOLDING_NREGS] =

{0x1111,0x2222,0x3333,0x4444,0x5555,0x6666,0x7777,0x8888};

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/

/*===================================================================

function name: eMBRegInputCB()

Description: 0x04 输入寄存器处理函数，将数据放入BUF

Input Parameters:

Returncode：

====================================================================*/

eMBErrorCode

eMBRegInputCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs )

{

eMBErrorCode eStatus = MB_ENOERR;

int iRegIndex;

if( ( usAddress >= REG_INPUT_START )

&& ( usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_START + REG_INPUT_NREGS ) )

{

iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );

while( usNRegs > 0 )

{

*pucRegBuffer++ =

( unsigned char )( usRegInputBuf[iRegIndex] >> 8 );

*pucRegBuffer++ =

( unsigned char )( usRegInputBuf[iRegIndex] & 0xFF );

iRegIndex++;

usNRegs--;

}

else

{

eStatus = MB_ENOREG;

}

return eStatus;

}

/*===================================================================

function name: eMBRegHoldingCB()

Description: 0x03，0x06.0x10 保持寄存器处理函数，将数据放入BUF

Input Parameters:

Returncode：

====================================================================*/

eMBErrorCode

eMBRegHoldingCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs,

eMBRegisterMode eMode )

{

eMBErrorCode eStatus = MB_ENOERR;

int iRegIndex;

if( ( usAddress >= REG_HOLDING_START )

&& ( usAddress + usNRegs <= REG_HOLDING_START + REG_HOLDING_NREGS ) )

{

iRegIndex = ( int )( usAddress - usRegInputStart );

while( usNRegs > 0 )

{

*pucRegBuffer++ =

( unsigned char )( usRegHoldingBuf[iRegIndex] >> 8 );

*pucRegBuffer++ =

( unsigned char )( usRegHoldingBuf[iRegIndex] & 0xFF );

iRegIndex++;

usNRegs--;

}

else

{

eStatus = MB_ENOREG;

}

return eStatus;

}

3 ModbusPoll 安装和使用

3.1、ModbusPoll 安装

FreeModbus 只能作为从机使用，这就需要其它的工具ModbusPoll 来模拟主机调试。我们实验使用的是Modbus RTU 模式。调试工具 ModbusPoll 我们已经提供，在我们提供的资料文件 --- Modbus源码及调试工具 文件夹里。

将其解压后，选择对应的系统版本双击安装即可，安装过程这里就不在说明。

安装成功后，桌面会有一个快捷键图标，如下：

双击打开 ModbusPoll工具，提示 No connection

现在我们要将从机(也就是我们PIC18F47Q84实验板)与PC 机连接，即使用一个RS232 转RS485 模块和一条USB转RS232 线。RS232 转RS485 模块的RS485 端与开发板的485 的A、B 一一对应连接，不能交叉。RS232 转RS485 模块的RS232 端与USB 转RS232 线连接，该线另一端与电脑USB 口连接，连接示意图如下：

硬件线路连接好后，开始对ModbusPoll 软件设置，

因为软件没有破解，所以只有30天试用时间，这里我们先OK

弹出如下对话框，开始设置串口参数：

点击OK 后，画面显示无效的数据地址，这是因为我们还没有配置对应的寄存器地址和数据量。

3.2、实验现象

首先来测试下读保持寄存器03H 功能，我们点击Setup --- Read/Write Definition

因为程序中配置的O3H 保持寄存器数量为8，所以要对应修改。点击OK 后，

软件现象如下：

这些数据和我们写入寄存器的数据不一样，因为默认该软件是以10进制数显示，而我们写入的是16 进制数，所以在软件中设置下显示方式即可。选中要查看的数据，鼠标右键，选中格式HEX 即可。如下：

结果如下，和我们发送的数据一样，说明FreeModbus 移植正确。

如需测试其它功能，在此基础上，添加自己的代码就可以，操作上大同小异。

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