详细设计一个STM32F103C8T6的modbus协议的步骤，含具体例子

Modbus是一种通信协议，用于在工业自动化系统中通信控制器和设备，通常使用串口通信。在本例中，我们将使用STM32F103C8T6微控制器实现Modbus协议。以下是步骤：

1. 确定Modbus通信的物理层：Modbus支持串口通信，因此，我们可以选择RS485、RS232或USB。

2. 实现Modbus应用程序：在STM32F103C8T6上，我们可以使用Keil或CubeMX等软件实现Modbus应用程序。在这里，我们将使用CubeMX。

3. 配置STM32F103C8T6：使用CubeMX或Keil等工具，配置STM32F103C8T6的GPIO、串口、定时器等外设，以便与其他Modbus设备通信。例如，我们可以配置USART1作为串口，使用PA9和PA10引脚进行通信。

4. 实现Modbus协议：在应用程序中，我们需要实现Modbus协议的功能码、数据包结构等内容。例如，我们将实现功能码03（读保持寄存器）和功能码06（写单个寄存器）。

5. 测试Modbus协议：在完成Modbus协议的实现后，我们可以使用Modbus调试工具对其进行测试。例如，使用Modbus Poll工具进行读写测试。

以下是一个简单的例子，演示如何使用STM32F103C8T6实现Modbus协议的读写操作：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "modbus.h"

#define READ_HOLDING_REGISTERS 0x03
#define WRITE_SINGLE_REGISTER 0x06

UART_HandleTypeDef huart1;

uint16_t holding_registers[10];

void modbus_read_holding_registers(uint8_t *buf, uint16_t len)
{
    uint16_t start_reg = buf[2] << 8 | buf[3];
    uint16_t num_regs = buf[4] << 8 | buf[5];
    uint8_t response[5 + num_regs * 2];
    uint16_t i, j;

    if (num_regs > 10)
    {
        // error: too many registers requested
        return;
    }

    response[0] = buf[0]; // set slave address
    response[1] = READ_HOLDING_REGISTERS;
    response[2] = num_regs * 2;

    for (i = 0, j = start_reg; i < num_regs; i++, j++)
    {
        response[3 + i * 2] = holding_registers[j] >> 8;
        response[4 + i * 2] = holding_registers[j] & 0xFF;
    }

    HAL_UART_Transmit(&huart1, response, sizeof(response), 100);
}

void modbus_write_single_register(uint8_t *buf, uint16_t len)
{
    uint16_t reg_addr = buf[2] << 8 | buf[3];
    uint16_t reg_value = buf[4] << 8 | buf[5];

    if (reg_addr > 10)
    {
        // error: invalid register address
        return;
    }

    holding_registers[reg_addr] = reg_value;
}

int main(void)
{
    HAL_Init();

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    huart1.Instance = USART1;
    huart1.Init.BaudRate = 9600;
    huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
    huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
    huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
    huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
    huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
    huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
    HAL_UART_Init(&huart1);

    while (1)
    {
        uint8_t buf[256];
        uint16_t len;

        if (HAL_UART_Receive(&huart1, buf, sizeof(buf), 100) == HAL_OK)
        {
            len = sizeof(buf);

            switch (buf[1])
            {
            case READ_HOLDING_REGISTERS:
                modbus_read_holding_registers(buf, len);
                break;
            case WRITE_SINGLE_REGISTER:
                modbus_write_single_register(buf, len);
                break;
            default:
                // error: invalid function code
                break;
            }
        }
    }
}

在这个例子中，我们实现了读保持寄存器和写单个寄存器的Modbus功能码，并使用USART1作为串口进行通信。我们还声明了一个10个寄存器的保持寄存器数组，用于存储数据。在main函数中，我们使用HAL_UART_Receive函数接收Modbus数据，并根据功能码调用相应的Modbus处理函数。例如，如果收到读保持寄存器的请求，我们将调用modbus_read_holding_registers函数，该函数将解析Modbus数据包，读取保持寄存器中的数据，并发送响应数据。

这只是一个简单的例子，Modbus协议的实现可以更加复杂，具体取决于应用程序的需求。