前言
本次实验以 STM32F407VET6 芯片为MCU，使用 25MHz 外部时钟源。
以太网PHY层芯片为 LAN8720A，移植FreeModbus实现ModbusTCP网口通信。
具体内容参考文章：【HAL库】STM32CubeMX开发----STM32F407----ETH+LAN8720A+LWIP----ping通
本次移植FreeModbus中的TCP功能，做客户端（从机），实现网口TCP-Modbus通信。
一、FreeModbus源码下载
FreeModbus源码下载链接：https://www.embedded-experts.at/en/freemodbus-downloads/
点击下载
源码压缩包如下：
二、移植FreeModbus源码----新建TCP功能文件
本次实验，要实现FreeModbus的TCP功能，新建一个 FreeModbus_TCP 文件夹，将需要的文件都移植，具体文件移植如下：
步骤1
打开 freemodbus-v1.6 文件夹，点击 modbus 文件夹。
步骤2
将modbus 文件夹中的全部文件移植到新建的 FreeModbus_TCP 文件夹中。
步骤3
将freemodbus-v1.6\demo\STR71XTCP中的 port 文件，移植到新建的 FreeModbus_TCP 文件夹中。
步骤4
移植最终结果，新建的 FreeModbus_TCP 文件夹内容如下：
三、移植FreeModbus源码----TCP功能文件 移植 到STM32工程文件中。
本次使用的是能够实现以太网ping通的STM32F407工程。
工程源码：STM32F407-ETH+LAN8720A+LWIP-无操作系统-ping通----程序源码
步骤1
将FreeModbus_TCP 文件夹复制到工程文件中。
步骤2
使用keil5打开工程，将FreeModbus_TCP 文件夹中的文件导入。
选择FreeModbus_TCP 文件夹中的 functions 文件夹的全部.c文件。
选择FreeModbus_TCP 文件夹中的 port 文件夹的全部.c文件。
选择FreeModbus_TCP 文件夹中的 tcp 文件夹的全部.c文件。
选择FreeModbus_TCP 文件夹中的mb.c文件。
最终结果如下
步骤3
点击魔法棒，选择 C/C++，添加文件路径。
添加文件路径
添加结果如下
编译程序，会出现一些错误，下面编辑程序，消除错误。
四、移植FreeModbus源码----编辑程序
步骤1：修改 mbconfig.h
关闭 MB_ASCII 和 MB_RTU，打开 MB_TCP。
步骤2：修改 port.h
将27行：#include “71x_type.h” 注释掉。
将39行到46行的注释，打开。
具体代码如下：
步骤3：修改 portevent.c
将以下程序，替换原来的程序。
/* ----------------------- Modbus includes ----------------------------------*/
#include "mb.h"
#include "mbport.h"
/* ----------------------- Variables ----------------------------------------*/
static eMBEventType eQueuedEvent;
static BOOL xEventInQueue;
/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
BOOL
xMBPortEventInit( void )
{
xEventInQueue = FALSE;
return TRUE;
}
BOOL
xMBPortEventPost( eMBEventType eEvent )
{
xEventInQueue = TRUE;
eQueuedEvent = eEvent;
return TRUE;
}
BOOL
xMBPortEventGet( eMBEventType * eEvent )
{
BOOL xEventHappened = FALSE;
if( xEventInQueue )
{
*eEvent = eQueuedEvent;
xEventInQueue = FALSE;
xEventHappened = TRUE;
}
return xEventHappened;
}
步骤4：修改 porttcp.c
在24行，添加 #include “string.h”。
在43行，添加 #define NETCONN_COPY 0x01。
将120行和135行的 vPortEnterCritical( );，注释掉。
将148行的 vMBPortEventClose( ); 注释掉。
步骤5：修改 mb.c
将232行的 ENTER_CRITICAL_SECTION( );，注释掉。
将261行的 EXIT_CRITICAL_SECTION( );，注释掉。
步骤6：新建文件
User_modbus_TCP.c文件
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "User_modbus_TCP.h"
#include "mb.h"
#include "mbutils.h"
void ModbusTCPInit(void)
{
eMBTCPInit(MODBUS_TCP_PORT);
eMBEnable();
}
void ModbusTCPDeInit(void)
{
eMBDisable();
eMBClose();
}
void ModbusTCPMain(void)
{
if (MB_ENOERR != eMBPoll())
{
ModbusTCPDeInit();
ModbusTCPInit();
}
}
//线圈
#define REG_Coils_START 1
#define REG_Coils_SIZE 10
uint8_t Coils_Data[REG_Coils_SIZE] = {
1,1,0,1,0,0,1,1,1,0};
/**
* @brief: 读线圈---01，写线圈---05
*
* @param pucRegBuffer 缓存指针
* @param usAddress 起始地址
* @param usNCoils 线圈数量
* @param eMode 读写模式
* @return eMBErrorCode 错误码
*/
eMBErrorCode eMBRegCoilsCB(UCHAR *pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode)
{
uint16_t i = 0,byteOffset=0,bitOffset=0,RegIndex = usAddress - REG_Coils_START-1;
if ((usAddress >= REG_Coils_START)&&(usAddress + usNCoils <= REG_Coils_START + REG_Coils_SIZE+1))
{
if (MB_REG_READ == eMode)
{
for(i=0;i<usNCoils;i++)
{
byteOffset = i / 8;
bitOffset = i % 8;
xMBUtilSetBits(&pucRegBuffer[byteOffset], bitOffset, 1, Coils_Data[RegIndex+i]);
}
}
else
{
for(i=0;i<usNCoils;i++)
{
byteOffset = i / 8;
bitOffset = i % 8;
Coils_Data[RegIndex+i]=xMBUtilGetBits(&pucRegBuffer[byteOffset], bitOffset, 1);
}
}
}
else
{
return MB_ENOREG;
}
return MB_ENOERR;
}
//离散寄存器
#define REG_DISCRETE_START 10
#define REG_DISCRETE_SIZE 20
uint8_t Discrete_Data[REG_DISCRETE_SIZE] = {
1,1,0,1,0,0,1,1,1,0,1,0,0,1};
/**
* @brief:读离散寄存器---02
*
* @param pucRegBuffer 缓存指针
* @param usAddress 起始地址
* @param usNDiscrete 寄存器个数
* @return eMBErrorCode 返回错误码
*/
eMBErrorCode eMBRegDiscreteCB(UCHAR *pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNDiscrete)
{
uint16_t i = 0,byteOffset=0,bitOffset=0,RegIndex = usAddress - REG_DISCRETE_START-1;
if ((usAddress >= REG_DISCRETE_START)&&(usAddress + usNDiscrete <= REG_DISCRETE_START + REG_DISCRETE_SIZE+1))
{
for(i=0;i<usNDiscrete;i++)
{
byteOffset = i / 8;
bitOffset = i % 8;
xMBUtilSetBits(&pucRegBuffer[byteOffset], bitOffset, 1, Discrete_Data[RegIndex+i]);
}
}
else
{
return MB_ENOREG;
}
return MB_ENOERR;
}
//保持寄存器
#define REG_HOLDING_REGISTER_START 10
#define REG_HOLDING_REGISTER_SIZE 30
uint16_t Holding_Data[REG_HOLDING_REGISTER_SIZE] =
{
0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,0x0B,0x0C,0x0D,0x0E,0x0F,0x10,0x11,0x12};
/**
* @brief: 读保持寄存器---03，写保持寄存器---06
*
* @param pucRegBuffer 缓存指针
* @param usAddress 起始地址
* @param usNRegs 寄存器个数
* @param eMode 读写模式
* @return eMBErrorCode 返回错误码
*/
eMBErrorCode eMBRegHoldingCB(UCHAR *pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs, eMBRegisterMode eMode)
{
uint16_t i = 0,RegIndex = usAddress - REG_HOLDING_REGISTER_START-1;
if ((usAddress >= REG_HOLDING_REGISTER_START )&&(usAddress + usNRegs <= REG_HOLDING_REGISTER_START + REG_HOLDING_REGISTER_SIZE+1))
{
if (MB_REG_READ == eMode)//读
{
for(i=0;i<usNRegs;i++)
{
pucRegBuffer[i*2] = (UCHAR)(Holding_Data[RegIndex+i]>>8);
pucRegBuffer[i*2+1] = (UCHAR)Holding_Data[RegIndex+i];
}
}
else//写
{
for(i=0;i<usNRegs;i++)
{
Holding_Data[RegIndex+i]=(pucRegBuffer[i*2]<<8)|(pucRegBuffer[i*2+1]);
}
}
}
else
{
return MB_ENOREG;
}
return MB_ENOERR;
}
//输入寄存器
#define REG_INPUT_REGISTER_START 1
#define REG_INPUT_REGISTER_SIZE 20
uint16_t Input_Data[REG_DISCRETE_SIZE] =
{
100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119};
/**
* @brief: 读输入寄存器---04
*
* @param pucRegBuffer 缓存指针
* @param usAddress 起始地址
* @param usNRegs 寄存器个数
* @return eMBErrorCode 返回错误码
*/
eMBErrorCode eMBRegInputCB(UCHAR *pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNRegs)
{
uint16_t i = 0,RegIndex = usAddress - REG_INPUT_REGISTER_START-1;
if ((usAddress >= REG_INPUT_REGISTER_START)&&(usAddress + usNRegs <= REG_INPUT_REGISTER_START + REG_INPUT_REGISTER_SIZE+1))
{
for(i=0;i<usNRegs;i++)
{
pucRegBuffer[i*2] = (UCHAR)(Input_Data[RegIndex+i]>>8);
pucRegBuffer[i*2+1] = (UCHAR)Input_Data[RegIndex+i];
}
}
else
{
return MB_ENOREG;
}
return MB_ENOERR;
}
/**********************printf重定向****************************/
//取消ARM的半主机工作模式
#pragma import(__use_no_semihosting)//标准库需要的支持函数
struct __FILE
{
int handle;
};
FILE __stdout;
void _sys_exit(int x) //定义_sys_exit()以避免使用半主机模式
{
x = x;
}
int fputc(int ch, FILE *f)
{
return ch;
}
需要加上printf重定向（关于printf重定向的文章），不加上，程序就会卡死，我也不知道什么原因，有哪位大神知道，可以评论说一下，非常感谢。
User_modbus_TCP.h文件
#ifndef __User_modbbus_TCP_H__
#define __User_modbbus_TCP_H__
#include "main.h"
#define MODBUS_TCP_PORT 4002
extern void ModbusTCPInit(void);
extern void ModbusTCPMain(void);
#endif
步骤7：在主函数中调用ModbusTCP
在主函数初始化中，调用 ModbusTCPInit();
在主函数while运行中，调用 ModbusTCPMain();
五、移植FreeModbus源码----测试验证
使用 Modbus Poll 软件，测试 ModbusTCP 功能。
Modbus Poll 软件----下载和安装
步骤1：打开Modbus Poll 软件
步骤2：打开连接配置窗口，配置连接
点击菜单栏"Connection"->“Connect…”（或者按快捷键F3）弹出连接配置窗口。
选择 ModbusTCP/IP，然后配置IP地址，然后选择端口，其他时间都是默认值，然后点击 OK 。
步骤3：配置窗口信息
点击"Setup"->“Read/Write Definition…”，或者按快捷键F8。
设置从机地址，功能码，起始地址，寄存器数量等信息，然后点击OK。
步骤4：测试结果
功能码 01，读取线圈，测试结果与程序一致。
功能码 02，读取离散寄存器，测试结果与程序一致。
功能码 03，读取保持寄存器，测试结果与程序一致。
功能码 04，读取输入寄存器，测试结果与程序一致。
