当前位置：首页 > news >正文

STM32 上实现 Modbus-RTU

news 2026/4/21 9:57:57

STM32 上实现 Modbus-RTU ，最稳妥的是“裸机驱动 + 状态机”（资源小、实时性强）。

一、方案选型（STM32 推荐）

方案	适用场景	评价
裸机状态机（推荐）	从站 / 简单主站	稳定、可控
FreeMODBUS	快速成型	但裁剪麻烦
libmodbus	Linux / 高端 MCU	❌ 不适合小 RAM
自己写全套	学习	⚠️ 易踩坑

工业现场：裸机 + 定时器 + UART 中断

二、硬件与串口配置

1、硬件连接（RS485）

STM32 USART2
TX  ->  MAX485 DI
RX  ->  MAX485 RO
PB8 ->  MAX485 DE/RE

2、CubeMX 配置

参数	设置
Baudrate	9600 / 19200 / 115200
Word Length	8 Bits
Parity	None
Stop Bits	1
Mode	Asynchronous
USART Interrupt	Enable

三、Modbus-RTU 核心规则

帧结构

[地址][功能码][数据…][CRC低][CRC高]

帧结束判定（关键）

RTU 必须用 3.5 个字符静默时间

波特率	3.5字符时间
9600	~4 ms
19200	~2 ms
115200	~0.35 ms

四、CRC16 校验（查表法）

static const uint16_t crc_tab[] = {0x0000,0xC0C1,0xC181,0x0140,0xC301,0x03C0,0x0280,0xC241,// …（完整表略）
};uint16_t Modbus_CRC16(uint8_t *buf, uint16_t len)
{uint16_t crc = 0xFFFF;while (len--)crc = (crc >> 8) ^ crc_tab[(crc ^ *buf++) & 0xFF];return crc;
}

五、接收状态机

typedef enum {RX_IDLE,RX_RECEIVING,RX_DONE
} RxState;volatile RxState rx_state = RX_IDLE;
volatile uint8_t rx_buf[256];
volatile uint8_t rx_len = 0;
volatile uint16_t idle_cnt = 0;

UART 接收中断

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
{if (huart->Instance == USART2){rx_state = RX_RECEIVING;idle_cnt = 0;HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t *)&rx_buf[rx_len++], 1);}
}

1ms 定时器中断（帧结束判定）

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)
{if (htim->Instance == TIM2){if (rx_state == RX_RECEIVING){if (++idle_cnt >= 4)   // 3.5字符{rx_state = RX_DONE;}}}
}

六、Modbus 从站处理（功能码 03 / 06）

uint16_t hold_reg[10] = {0};void Modbus_Process(void)
{if (rx_state != RX_DONE) return;uint16_t crc_rx = (rx_buf[rx_len-1]<<8) | rx_buf[rx_len-2];if (Modbus_CRC16((uint8_t*)rx_buf, rx_len-2) != crc_rx){rx_len = 0;rx_state = RX_IDLE;return;}if (rx_buf[0] != 0x01) goto exit;   // 地址不符switch (rx_buf[1]){case 0x03:  // 读保持寄存器Modbus_ReadHolding();break;case 0x06:  // 写单个寄存器Modbus_WriteSingle();break;}exit:rx_len = 0;rx_state = RX_IDLE;
}

七、功能码 03 示例（读寄存器）

void Modbus_ReadHolding(void)
{uint16_t addr = (rx_buf[2]<<8) | rx_buf[3];uint16_t cnt  = (rx_buf[4]<<8) | rx_buf[5];uint8_t tx[256];uint8_t i = 0;tx[i++] = 0x01;tx[i++] = 0x03;tx[i++] = cnt * 2;for (uint8_t j = 0; j < cnt; j++){tx[i++] = hold_reg[addr + j] >> 8;tx[i++] = hold_reg[addr + j] & 0xFF;}uint16_t crc = Modbus_CRC16(tx, i);tx[i++] = crc & 0xFF;tx[i++] = crc >> 8;HAL_UART_Transmit(&huart2, tx, i, 100);
}

参考代码 stm32 实现Modbus-rtu www.youwenfan.com/contentcnt/181948.html

八、调试与避坑指南

问题	原因
帧不完整	3.5字符时间不准
CRC 错	字节序反了
只收到一次	未重新开启接收中断
总线冲突	多从站地址重复
数据乱码	波特率不一致