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

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：