FreeModbus学习——eMBInit初始化

FreeModbus版本：1.6
在mb.c文件中
先看一下静态变量的定义

/* ----------------------- Static variables ---------------------------------*/static UCHAR    ucMBAddress;
static eMBMode  eMBCurrentMode;

ucMBAddress是从机地址，eMBCurrentMode是Modbus 的工作模式，如下：

    typedef enum
{MB_RTU,                     /*!< RTU transmission mode. */MB_ASCII,                   /*!< ASCII transmission mode. */MB_TCP                      /*!< TCP mode. */
} eMBMode;

我这里只使用RTU模式，在include/mbconfig.h文件中有一些宏定义，可以配置打开，我这里只打开了RTU使能。
在这里插入图片描述
eMBState 代表Modbus的工作状态，定义后赋值为STATE_NOT_INITIALIZED未初始化状态。

static enum
{STATE_ENABLED,STATE_DISABLED,STATE_NOT_INITIALIZED
} eMBState = STATE_NOT_INITIALIZED;

静态变量定义下面还有一些静态函数指针变量

/* Functions pointer which are initialized in eMBInit( ). Depending on the* mode (RTU or ASCII) the are set to the correct implementations.*/
static peMBFrameSend peMBFrameSendCur;
static pvMBFrameStart pvMBFrameStartCur;
static pvMBFrameStop pvMBFrameStopCur;
static peMBFrameReceive peMBFrameReceiveCur;
static pvMBFrameClose pvMBFrameCloseCur;

简单点讲，以static peMBFrameSend peMBFrameSendCur;为例，可以理解为定义了一个变量peMBFrameSendCur，而它的类型是peMBFrameSend 。
那么它是什么呢，是函数指针类型Functions pointer。
也就是说peMBFrameSendCur可以指向一个函数，可以把一个函数赋值给它（参数和返回值要保持一致）。

函数原型定义在mbframe.h文件中

/* ----------------------- Prototypes  0-------------------------------------*/
typedef void    ( *pvMBFrameStart ) ( void );typedef void    ( *pvMBFrameStop ) ( void );typedef eMBErrorCode( *peMBFrameReceive ) ( UCHAR * pucRcvAddress,UCHAR ** pucFrame,USHORT * pusLength );typedef eMBErrorCode( *peMBFrameSend ) ( UCHAR slaveAddress,const UCHAR * pucFrame,USHORT usLength );typedef void( *pvMBFrameClose ) ( void );

在mb.c文件中还定义了几个回调函数指针，这里只用到了前三个，分别是字节接收，发送空，定时器溢出回调函数。
刚开始时我一直不理解这个名字pxMBFrameCBByteReceived 该怎么个意思。
MB是Modbus，Frame是帧，CB是回调函数CallBack。

/* Callback functions required by the porting layer. They are called when* an external event has happend which includes a timeout or the reception* or transmission of a character.*/
BOOL( *pxMBFrameCBByteReceived ) ( void );
BOOL( *pxMBFrameCBTransmitterEmpty ) ( void );
BOOL( *pxMBPortCBTimerExpired ) ( void );BOOL( *pxMBFrameCBReceiveFSMCur ) ( void );
BOOL( *pxMBFrameCBTransmitFSMCur ) ( void );

下面看一下本篇主要学习的eMBInit，Modbus初始化，这里我只保留了RTU模式，其它两种模式都删除了。

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
eMBErrorCode
eMBInit( eMBMode eMode, UCHAR ucSlaveAddress, UCHAR ucPort, ULONG ulBaudRate, eMBParity eParity )
{eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;/* check preconditions */if( ( ucSlaveAddress == MB_ADDRESS_BROADCAST ) ||( ucSlaveAddress < MB_ADDRESS_MIN ) || ( ucSlaveAddress > MB_ADDRESS_MAX ) ){eStatus = MB_EINVAL;}else{ucMBAddress = ucSlaveAddress;switch ( eMode ){
#if MB_RTU_ENABLED > 0case MB_RTU:pvMBFrameStartCur = eMBRTUStart;pvMBFrameStopCur = eMBRTUStop;peMBFrameSendCur = eMBRTUSend;peMBFrameReceiveCur = eMBRTUReceive;pvMBFrameCloseCur = MB_PORT_HAS_CLOSE ? vMBPortClose : NULL;pxMBFrameCBByteReceived = xMBRTUReceiveFSM;pxMBFrameCBTransmitterEmpty = xMBRTUTransmitFSM;pxMBPortCBTimerExpired = xMBRTUTimerT35Expired;eStatus = eMBRTUInit( ucMBAddress, ucPort, ulBaudRate, eParity );break;
#endifdefault:eStatus = MB_EINVAL;}if( eStatus == MB_ENOERR ){if( !xMBPortEventInit(  ) ){/* port dependent event module initalization failed. */eStatus = MB_EPORTERR;}else{eMBCurrentMode = eMode;eMBState = STATE_DISABLED;}}}return eStatus;
}

先看一下参数
eMBMode eMode, 工作模式，这里选择RTU
UCHAR ucSlaveAddress, 从机地址，UCHAR 类型，即unsigned char类型
UCHAR ucPort, 端口（这个不重要）
ULONG ulBaudRate, 波特率
eMBParity eParity，校验位：奇校验，偶校验，无校验

返回值为错误码，，错误码被协议栈的所有函数使用，这里初始化为无错误

/*! \ingroup modbus* \brief Errorcodes used by all function in the protocol stack.*/
typedef enum
{MB_ENOERR,                  /*!< no error. */MB_ENOREG,                  /*!< illegal register address. */MB_EINVAL,                  /*!< illegal argument. */MB_EPORTERR,                /*!< porting layer error. */MB_ENORES,                  /*!< insufficient resources. */MB_EIO,                     /*!< I/O error. */MB_EILLSTATE,               /*!< protocol stack in illegal state. */MB_ETIMEDOUT                /*!< timeout error occurred. */
} eMBErrorCode;

先检查传进来的从机地址是否符合要求，
① 不是广播地址0
② 满足在1到147之间

满足要求，则将这个从机地址赋值给我们的静态变量ucMBAddress，从此我们的从机地址就确定了。
在这里插入图片描述

然后将前面提到的函数指针都给赋值（不赋值都为空），这些函数都定义在mbrtc.c文件中
在这里插入图片描述

然后调用函数eStatus = eMBRTUInit( ucMBAddress, ucPort, ulBaudRate, eParity );进行RTU初始化。

/* ----------------------- Start implementation -----------------------------*/
eMBErrorCode
eMBRTUInit( UCHAR ucSlaveAddress, UCHAR ucPort, ULONG ulBaudRate, eMBParity eParity )
{eMBErrorCode    eStatus = MB_ENOERR;ULONG           usTimerT35_50us;( void )ucSlaveAddress;ENTER_CRITICAL_SECTION(  );/* Modbus RTU uses 8 Databits. */if( xMBPortSerialInit( ucPort, ulBaudRate, 8, eParity ) != TRUE ){eStatus = MB_EPORTERR;}else{/* If baudrate > 19200 then we should use the fixed timer values* t35 = 1750us. Otherwise t35 must be 3.5 times the character time.*/if( ulBaudRate > 19200 ){usTimerT35_50us = 35;       /* 1800us. */}else{/* The timer reload value for a character is given by:** ChTimeValue = Ticks_per_1s / ( Baudrate / 11 )*             = 11 * Ticks_per_1s / Baudrate*             = 220000 / Baudrate* The reload for t3.5 is 1.5 times this value and similary* for t3.5.*/usTimerT35_50us = ( 7UL * 220000UL ) / ( 2UL * ulBaudRate );}if( xMBPortTimersInit( ( USHORT ) usTimerT35_50us ) != TRUE ){eStatus = MB_EPORTERR;}}EXIT_CRITICAL_SECTION(  );return eStatus;
}

在调用xMBPortSerialInit进行串口初始化，这个函数在portserial.c文件中，这个函数是留给用户自己实现的，就是初始化函数，实际上串口初始化放在外面自己初始化也可以，反正只要初始化了就行。比如使用cubeMX生成的MX_USART2_UART_Init();

下一步是初始化定时器。
因为T3.5字符原则嘛，就是两帧之间间隔3.5个字符的时间长度，字符时间长度当然跟波特率有关系啦。
If baudrate > 19200 时给固定时间间隔 t35 = 1750us.
当If baudrate ≤ 19200us时TimerT35_50us = ( 7UL * 220000UL ) / ( 2UL * ulBaudRate );
这个公式怎么来的呢
令波特率为Baud ，传输一位要的时间为： bitTime = 1000 / Baud ms
传输1个字符，要传11位： charTime = 11 * bitTime = 11 * ( 1000 / Baud ) ms
那么传输 3.5 字符： T3.5 = 3.5 * charTime = 3.5 * 11 * ( 1000 / Baud ) ms
换成整数：T3.5 = ( 7 * 11 * 10^6 ) / ( 2 * Baud ) us
50us的个数：Period = T3.5 / 50 = ( 7 * 220000 ) / ( 2 * Baud )

定时器初始化，我这里使用的是STM32H743，TIM 240MHz，
所以设置Prescaler = 11999;，这样一个时基就是12000/240000000 = 1/20000 = 1/20ms = 1000/20 us = 50us。
Period = usTim1Timerout50us - 1;
所以自动重装载值设为 50us 的个数即可。

BOOL
xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
{TIM_MasterConfigTypeDef sMasterConfig = {0};htim7.Instance = TIM7;htim7.Init.Prescaler = 11999;htim7.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;htim7.Init.Period = usTim1Timerout50us - 1;htim7.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;if (HAL_TIM_Base_Init(&htim7) != HAL_OK){return FALSE;}sMasterConfig.MasterOutputTrigger = TIM_TRGO_RESET;sMasterConfig.MasterSlaveMode = TIM_MASTERSLAVEMODE_DISABLE;if (HAL_TIMEx_MasterConfigSynchronization(&htim7, &sMasterConfig) != HAL_OK){return FALSE;}return TRUE;
}