【物联网设备端开发】ESP-IDF Modbus 主站示例程序
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支持的芯片型号 | ESP32 | ESP32-C2 | ESP32-C3 | ESP32-C6 | ESP32-H2 | ESP32-S2 | ESP32-S3 |
|---|
Modbus主站例子
这个示例展示了使用FreeModbus协议栈来实现ESP32作为主站设备来进行通信， 该示例能读取和写入连接到Modbus线路从站设备的属性值。所有需要访问的参数都在在Modbus主站示例源文件的数据字典中定义。 这些参数以属性的形式表示，每个属性都有其名称和属性ID ，这些属性与连接到Modbus线路的从站设备的寄存器相关联。 此外，该示例实现了一个简单的控制算法，用于检查从设备的参数。如果holding_data0参数的值超出限制，则会发出警报（在从设备中的继电器上）。 值得注意的是，modbus参数的实例对于主站和从站示例是通用的，它们都位于examples/protocols/modbus/mb_example_common文件夹中。
参数定义示例:
从站地址 | 属性ID | 属性名称 | 描述 |
|---|---|---|---|
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_INP_DATA_0, | Data_channel_0 | 数据通道 1 |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_HOLD_DATA_0, | Humidity_1 | 湿度1 |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_INP_DATA_1 | Temperature_1 | 传感器温度 |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_HOLD_DATA_1, | Humidity_2 | 湿度2 |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_INP_DATA_2 | Temperature_2 | 环境温度 |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_HOLD_DATA_2 | Humidity_3 | 湿度3 |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_RELAY_P1 | RelayP1 | 报警继电器输出 on/off |
MB_DEVICE_ADDR1 | CID_RELAY_P2 | RelayP2 | 报警继电器输出 on/off |
Modbus slave address- CONFIG_MB_SLAVE_ADDR参数可创建多个Modbus从站设备。简单的Modbus连接示意图:
MB_DEVICE_ADDR1
------------- -------------
| | RS485 network | |
| Slave 1 |---<>--+---<>---| Master |
| | | |
------------- -------------一主多从Modbus连接示意图:
MB_DEVICE_ADDR1
-------------
| |
| Slave 1 |---<>--+
| | |
------------- |
MB_DEVICE_ADDR2 |
------------- | -------------
| | | | |
| Slave 2 |---<>--+---<>---| Master |
| | | | |
------------- | -------------
MB_DEVICE_ADDR3 |
------------- RS485 network
| | |
| Slave 3 |---<>--+
| |
-------------所需硬件 :
选项1: PC (Modbus从站应用软件) + 连接到USB端口的USB串行适配器 + RS485线路驱动器 + ESP32开发板
选项2: 首先，我们需要为几个ESP32开发板烧写modbus_slave示例，并确保它们具有独特的从站地址，以符合“连接示意图”中的定义。 其次，为了实现主从通信，我们需要将一个ESP32开发板烧写modbus_master示例。 此外，所有这些开发板都需要通过RS485线路进行连接，具体信息参见下文。
以下使用MAX485驱动芯片作为示例，但也可以使用其他类似的芯片。 主站设备和从站设备连接到RS485部分电路示意图：
VCC ---------------+ +--------------- VCC
| |
+-------x-------+ +-------x-------+
RXD <------| RO | DIFFERENTIAL | RO|-----> RXD
| B|---------------|B |
TXD ------>| DI MAX485 | \ / | MAX485 DI|<----- TXD
ESP32 板子 | | RS-485 side | | 外置PC（仿真器）USB转串口 或者
RTS --+--->| DE | / \ | DE|---+ ESP32 从站板子
| | A|---------------|A | |
+----| /RE | PAIR | /RE|---+-- RTS
+-------x-------+ +-------x-------+
| |
--- ---
Modbus 主站设备 Modbus 从站设备如何设置和使用示例:
配置软件
输入下面的命令开始配置:
idf.py menuconfig- 使用下表用于modbus通信的UART引脚
- 在Kconfig中定义主站设备和从站设备的通信模式参数 - CONFIG_MB_COMM_MODE（主站设备和从站设备的模式必须相同）
- 为每个从站配置从站地址（Kconfig 中的 CONFIG_MB_SLAVE_ADDR）
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| UART Interface | #define | Default pins for | Default pins for | External RS485 Driver Pin |
| | | ESP32 (C6) | ESP32-S2 (S3, C3, C2, H2) | |
| ----------------------|--------------------|-----------------------|---------------------------|---------------------------|
| Transmit Data (TxD) | CONFIG_MB_UART_TXD | GPIO23 | GPIO9 | DI |
| Receive Data (RxD) | CONFIG_MB_UART_RXD | GPIO22 | GPIO8 | RO |
| Request To Send (RTS) | CONFIG_MB_UART_RTS | GPIO18 | GPIO10 | ~RE/DE |
| Ground | n/a | GND | GND | GND |
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------注意: 每个目标芯片都有不同的GPIO引脚可用于UART连接。有关更多信息，请参阅所选目标的UART文档。 将USB转RS485适配器连接到计算机，然后将适配器的A/B输出线与连接到ESP32芯片的RS485线路的相应A/B输出线连接（见图）。 Modbus协议栈的通信参数允许对其进行适当配置，但通常使用默认设置就足够了。 有关详细信息，请参阅参数的帮助字符串。
设置外部Modbus从站设备或仿真器
选项1： 根据示例中使用的端口配置参数配置外部Modbus主软件。Modbus Slave应用程序可与此示例一起使用，以通过其参数模拟从属设备。使用软件的官方文档来设置从属设备的仿真。
选项2： 另一种选择是将modbus_slave示例应用程序闪存到基于ESP32的板中，并将板连接在一起，如上面的modbus连接示意图所示。请参阅Modbus从API文件，以配置上面“示例参数定义”表中定义的通信参数和从地址。
主站设备的应用编译和烧写
构建项目并烧写程序到板上，然后运行监视器工具查看串行输出：
idf.py -p PORT flash monitor(退出串行监视器, 输入 Ctrl-].)
有关配置和使用ESP-IDF构建项目的完整步骤，请参阅《Getting Started Guide》
示例输出
应用程序的示例输出:
I (9035) MASTER_TEST: Characteristic #0 Data_channel_0 (Volts) value = 1.120000 (0x3f8f5c29) read successful.
I (9045) MASTER_TEST: Characteristic #1 Humidity_1 (%rH) value = 5.539999 (0x40b147ac) read successful.
I (9045) MASTER_TEST: Characteristic #2 Temperature_1 (C) value = 2.340000 (0x4015c28f) read successful.
I (9055) MASTER_TEST: Characteristic #3 Humidity_2 (%rH) value = 2.560000 (0x4023d70a) read successful.
I (9065) MASTER_TEST: Characteristic #4 Temperature_2 (C) value = 3.560000 (0x4063d70a) read successful.
I (9075) MASTER_TEST: Characteristic #5 Humidity_3 (%rH) value = 3.780000 (0x4071eb85) read successful.
I (9085) MASTER_TEST: Characteristic #6 RelayP1 (on/off) value = OFF (0x55) read successful.
I (9095) MASTER_TEST: Characteristic #7 RelayP2 (on/off) value = OFF (0xaa) read successful.
I (9605) MASTER_TEST: Characteristic #0 Data_channel_0 (Volts) value = 1.120000 (0x3f8f5c29) read successful.
I (9615) MASTER_TEST: Characteristic #1 Humidity_1 (%rH) value = 5.739999 (0x40b7ae12) read successful.
I (9615) MASTER_TEST: Characteristic #2 Temperature_1 (C) value = 2.340000 (0x4015c28f) read successful.
I (9625) MASTER_TEST: Characteristic #3 Humidity_2 (%rH) value = 2.560000 (0x4023d70a) read successful.
I (9635) MASTER_TEST: Characteristic #4 Temperature_2 (C) value = 3.560000 (0x4063d70a) read successful.
I (9645) MASTER_TEST: Characteristic #5 Humidity_3 (%rH) value = 3.780000 (0x4071eb85) read successful.
I (9655) MASTER_TEST: Characteristic #6 RelayP1 (on/off) value = OFF (0x55) read successful.
I (9665) MASTER_TEST: Characteristic #7 RelayP2 (on/off) value = ON (0xff) read successful.
I (10175) MASTER_TEST: Alarm triggered by cid #7.
I (10175) MASTER_TEST: Destroy master...这个例子演示了当从站设备没有触发报警时，会读取其属性（请参阅“示例参数定义”）。输出行包括时间戳、属性ID、属性名称（单位）和属性值（十六进制）。
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