Modbus Slave на Arduino

KRModbusSlave

KRModbusSlave - родительский класс для классов KRModbusRTUSlave и KRModbusASCIISlave. Содержит основные параметры.

Конструктор

    	
    // theSerial - порт через который происходит обмен данными.
    // Порт может быть как аппаратным так и программным.    	
    // registers - обработчик данных.
    // addr_ - адрес устройства.
    KRModbusSlave(Stream &theSerial, KRRegisters &registers, uint8_t addr_);

Методы

    	
    // Установка времени в миллисекундах, которое обозначает минимальную задержку между пакетами.
    // По умолчанию 5мс.
    void setWaitRespTime(uint32_t value);
    
    // Установка времени в миллисекундах, которое обозначает максимальное время чтения пакета.
    // По умолчанию 50мс.
    void setReadTimeout(uint32_t value);
    
    // Виртуальный метод обработчика
    virtual void _DO();

KRRegisters

KRRegisters - родительский класс для обработчика данных.

Методы

    	
    // Виртуальный метод получения значения регистра по указанному индексу
    virtual uint16_t read(uint16_t index);

    // Виртуальный метод установки значения регистра по указанному индексу
    virtual void write(uint16_t index, uint16_t value);

KRModbusRTUSlave

KRModbusRTUSlave - обработчик пакетов Modbus RTU. Является наследником KRModbusSlave и перегружает только метод _DO().

KRModbusASCIISlave

KRModbusASCIISlave - обработчик пакетов Modbus ASCII. Является наследником KRModbusSlave и перегружает только метод _DO().

KRModbusRTUSlaveRS485

KRModbusRTUSlaveRS485 - обработчик пакетов Modbus RTU с поддержкой преобразователя UART TTL-RS485. Является наследником KRModbusSlave и перегружает только метод _DO().

Конструктор

    	
    // theSerial - порт через который происходит обмен данными.
    // Порт может быть как аппаратным так и программным.    	
    // registers - обработчик данных.
    // txen_ - номер дискретного выхода к которому подключен контакт TXEN
    // addr_ - адрес устройства.
    KRModbusRTUSlaveRS485(Stream &theSerial, KRRegisters &registers, uint8_t txen_, uint8_t addr_);

Пример использование

Для примера будем передавать данные из контроллера в программу на Delphi.

Создаем обработчик данных на базе класса KRRegisters. В нем объявляются те данные, которые должны быть доступны посредством протокола Modbus. Для примера будем использовать локальные переменные следующих типов: word, int, uint32_t, long, float и строку. Строка в Arduino будет представлена в виде побайтового массива, это поможет избежать проблем с кодировкой. Еще будем передавать массив регистров и данные из EEPROM.

#ifndef DATA_H_
#define DATA_H_

#if ARDUINO >= 100
#include <Arduino.h>
#else
#include <WProgram.h>
#endif

#include <EEPROM.h>
#include "KRRegisters.h"

class Data : public KRRegisters{

  public:
  	// Переменные
    word wd=1234; 
    int i=-7845;
    uint32_t dw=987654321;
    long lng=-7531;
    float flt=0.01245;
    byte str[8]={'T','e','x','t','\0','\0','\0','\0'};
    
    // Массив регистров
    word regs[4]={0,100,1000,10000};
    
    
    virtual uint16_t read(uint16_t index);
    virtual void write(uint16_t index, uint16_t value);

	// Изменение значений переменных
    void next(){
      wd+=1;
      i-=1;
      dw+=3;
      lng-=7;
      flt+=0.0123;
      regs[0]+=1;
      regs[1]+=2;
      regs[2]-=1;
      regs[3]-=2;
    }
    
};

uint16_t Data::read(uint16_t index){
  switch(index){
  case 0:
    return wd;
  case 1:
    return *(reinterpret_cast<uint16_t*>(&i));
  case 2:
    return dw;
  case 3:
    return dw >> 16;
  case 4:
    return *(reinterpret_cast<uint32_t*>(&lng));
  case 5:
    return *(reinterpret_cast<uint32_t*>(&lng)) >> 16;
  case 6:
    return *(reinterpret_cast<uint32_t*>(&flt));
  case 7:
    return *(reinterpret_cast<uint32_t*>(&flt)) >> 16;
  case 8:
  case 9:
  case 10:
  case 11:
    return ((uint16_t)str[(index-8)*2+1] << 8) | (uint16_t)str[(index-8)*2];
  case 12:
  case 13:
  case 14:
  case 15: return regs[index-12];  
  default:
    int n=(index-8)*2;
    uint16_t res=EEPROM.read(n++);
    res<<=8;
    return res|EEPROM.read(n);
  }
}

void Data::write(uint16_t index, uint16_t value){
  uint32_t dw0;
  switch(index){
  case 0:
    wd=value;
    break;
  case 1:
    i=*(reinterpret_cast<int*>(&value));
    break;
  case 2:
    dw=(dw & 0xffff0000) | value;
    break;
  case 3:
    dw=(dw & 0x0000ffff) | ((uint32_t)value << 16);
    break;
  case 4:
    dw0=(*(reinterpret_cast<uint32_t*>(&lng)) & 0xffff0000) | value;
    lng=*(reinterpret_cast<long*>(&dw0)) ;
    break;
  case 5:
    dw0=(*(reinterpret_cast<uint32_t*>(&lng)) & 0x0000ffff) | ((uint32_t)value << 16);
    lng=*(reinterpret_cast<long*>(&dw0)) ;
    break;
  case 6:
    dw0=(*(reinterpret_cast<uint32_t*>(&flt)) & 0xffff0000) | value;
    flt=*(reinterpret_cast<float*>(&dw0)) ;
    break;
  case 7:
    dw0=(*(reinterpret_cast<uint32_t*>(&flt)) & 0x0000ffff) | ((uint32_t)value << 16);
    flt=*(reinterpret_cast<float*>(&dw0)) ;
    break;
  case 8:
  case 9:
  case 10:
  case 11:
    str[(index-8)*2+1]=(value >> 8);
    str[(index-8)*2]=value;
    break;
  case 12:
  case 13:
  case 14:
  case 15: regs[index-12]=value;
  default:
    int n=(index-8)*2;
    EEPROM.write(n++,(value >> 8) & 0xFF);
    EEPROM.write(n,value & 0xFF);
  }
}

#endif // DATA_H_

В проекте создадим обработчик данных и обработчик протокола Modbus. В зависимости от того, какого типа Modbus (RTU или ASCII) необходим, подключаем соответствующий обработчик. Для того, что бы была видна динамика изменения данных будем менять их значения через определенный период времени.


#include "Data.h"
#include "KRModbusRTUSlave.h"
//#include "KRModbusASCIISlave.h"
#include "KRTON.h"


Data data;
// Создаем обработчик протокола Modbus
// Указываем порт(программный или аппаратный), обработчик данных и адрес устройства
KRModbusRTUSlave mb(Serial,data,1); 
//KRModbusASCIISlave mb(Serial,data,1);
KRTON ton(500); // Таймер с задержкой включения 500мс

void setup() {
  Serial.begin(115200);  
}

void loop() {
  mb._DO(); // Вызываем обработчик Modbus
  if(ton._DO(true)){
    ton._DO(false);
    data.next(); // Изменяем значения переменных
  }
}

Форма программы на Delphi

Программа для тестирования протокола Modbus с контроллера Arduino

Программа на Delphi будет отображать значения переменных из контроллера с периодом обновления 2 раза в секунду. А так же будет возможность изменять значения переменных. С помощью выпадающего списка в верхнем правом углу формы устанавливаем тип протокола RTU или ASCII.

unit MainUnit;

interface

uses
  Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
  Dialogs, KRCOMPortSets, KRConnector, KRCOMPortConnector, StdCtrls, ExtCtrls,
  ComCtrls, KRVariables, KRModbusClient, KRModbusMaster, KRComponentCollection,
  KRIniConfig, KRTimer, KRField, KRSpeedInfo, KRTypes, KRModbus;

type
  TForm1 = class(TForm)
    StatusBar1: TStatusBar;
    Panel1: TPanel;
    Button1: TButton;
    btnConnect: TButton;
    Button3: TButton;
    Button4: TButton;
    KRCOMPortConnector1: TKRCOMPortConnector;
    KRCOMPortSets1: TKRCOMPortSets;
    KRIniConfig1: TKRIniConfig;
    KRModbusMaster1: TKRModbusMaster;
    KRModbusClient1: TKRModbusClient;
    cfgBaudRate: TKRIniCfgParam;
    cfgDataBits: TKRIniCfgParam;
    cfgFlowControl: TKRIniCfgParam;
    cfgParity: TKRIniCfgParam;
    cfgPort: TKRIniCfgParam;
    cfgStopBits: TKRIniCfgParam;
    KRTimer1: TKRTimer;
    KRField1: TKRField;
    mb0000_wd: TKRMBRegister;
    KRSpeedInfo1: TKRSpeedInfo;
    mb0001_smallint: TKRMBRegister;
    KRField2: TKRField;
    mb0002_dw: TKRMBRegister;
    mb0006_single: TKRMBRegister;
    mb0004_int: TKRMBRegister;
    KRField3: TKRField;
    KRField4: TKRField;
    KRField5: TKRField;
    mb0008_str: TKRMBRegister;
    KRField6: TKRField;
    mb0016_mem_int: TKRMBRegister;
    mb0018_mem_float: TKRMBRegister;
    mb0020_mem_str: TKRMBRegister;
    KRField7: TKRField;
    KRField8: TKRField;
    KRField9: TKRField;
    ComboBox1: TComboBox;
    KRField10: TKRField;
    mb0012_reg0: TKRMBRegister;
    mb0013_reg1: TKRMBRegister;
    mb0014_reg2: TKRMBRegister;
    mb0015_reg3: TKRMBRegister;
    KRField11: TKRField;
    KRField12: TKRField;
    KRField13: TKRField;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
    procedure FormCloseQuery(Sender: TObject; var CanClose: Boolean);
    procedure Button3Click(Sender: TObject);
    procedure KRTimer1Timer(Sender: TObject);
    procedure Button4Click(Sender: TObject);
    procedure FormCreate(Sender: TObject);
    procedure btnConnectClick(Sender: TObject);
  private
    { Private declarations }
  public
    { Public declarations }
    procedure Disconnect;
  end;

var
  Form1: TForm1;

implementation

{$R *.dfm}

uses MonitoringUnit;

procedure TForm1.btnConnectClick(Sender: TObject);
begin
  Button1.Enabled:=false;
  ComboBox1.Enabled:=false;
  btnConnect.Enabled:=false;
  if ComboBox1.ItemIndex=0 then KRModbusClient1.MBType:=mbtRTU
  else KRModbusClient1.MBType:=mbtASCII;

  KRCOMPortConnector1.Active:=true;
  KRModbusMaster1.Active:=true;
  KRModbusClient1.Active:=true;
  KRTimer1.Enabled:=true;
  Button3.Enabled:=true;
end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  KRCOMPortSets1.Execute;
end;

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
begin
  Button3.Enabled:=false;
  Disconnect;
  StatusBar1.Panels[0].Text:='Disconnected';
  Button1.Enabled:=true;
  ComboBox1.Enabled:=true;
  btnConnect.Enabled:=true;
end;

procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject);
begin
  if MonitoringForm.Visible then begin
    SetActiveWindow(MonitoringForm.Handle);
    ShowWindow(MonitoringForm.Handle, SW_RESTORE);
    SetForegroundWindow(MonitoringForm.Handle);
  end else MonitoringForm.Show;
end;

procedure TForm1.Disconnect;
begin
  KRTimer1.Enabled:=false;
  KRModbusClient1.Active:=false;
  KRModbusMaster1.Active:=false;
  KRCOMPortConnector1.Active:=false;
end;

procedure TForm1.FormCloseQuery(Sender: TObject; var CanClose: Boolean);
begin
  Disconnect;
end;

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);
begin
  KRCOMPortSets1.Init;
end;

procedure TForm1.KRTimer1Timer(Sender: TObject);
begin
  if KRCOMPortConnector1.Stat=cstConnected then StatusBar1.Panels[0].Text:='Connected'
  else StatusBar1.Panels[0].Text:='No Connection';
end;

end.

Оптимизация

Добавил оптимизированные варианты библиотек:

ModbusRTUTestUART0
ModbusRTUTestRS485UART0

Библиотеки привязаны к порту UART0, и для передачи данных не используется стандартные средства управления аппаратными UART портами. Управление портом осуществляется напрямую, через регистры.

ModbusRTUTestUART0min
ModbusRTUTestRS485UART0min

Алгоритм обработки протокола упрощен, но при этом функционал не меняется. Подробнее рассказывается в видео ролике.

Скачать:

Набор библиотек KRModbus для контроллеров Arduino от 30.07.2019

Программа для тестирования библиотек Modbus на контроллерах Arduino

Вход

Комментировать

Вначале новые

Всего комментариев:

Billy Bonce

23.11.2022 13:49

Добрый день, Руслан. Похоже, на Ардуино все встало и заработало. При запуске Вашего ModbusTester.exe
изменяются значения в пяти верхних окнах левой колонки, остальные значения неизменны, нижнее окно
правой колонки пустое, нижнее окно средней колонки закрашено черным.
при отключении Ардуино надпись "No Connection", закрашиваются черным все окна левой колонки,
нижнее окно средней колонки и верхнее окно правой колонки.
При компиляции файлов из папки source одинаково для Win64 и Win32 выдает ошибку
"Unit 'KRCOMPortSets' not found". При удалении KRCOMPortSets из Uses ошибок становится больше.
Как лечить проблему? Может быть, надо взять более старую версию компонентов? Одновременно для
Delphi и Arduino? Какую и где? Или есть решение поизящней?

Показать полностью

Поиск по сайту

Modbus Slave на Arduino

KRModbusSlave

Конструктор

Методы

KRRegisters

Методы

KRModbusRTUSlave

KRModbusASCIISlave

KRModbusRTUSlaveRS485

Конструктор

Пример использование

Форма программы на Delphi

Оптимизация

Скачать:

Новости сайта

Популярные статьи

Популярные загрузки