基于HAL库编写程序示例实现stm32单片机与从设备基于Modbus RTU协议的RS485通信

以下是一个基于HAL库的示例代码，用于实现STM32单片机与从设备基于Modbus RTU协议的RS485通信。本示例中使用的是STM32F4系列单片机与MAX485芯片。

#include "stm32f4xx_hal.h"

/* MODBUS RTU通信相关宏定义 */
#define RTU_SLAVE_ADDRESS   0x01  // 从设备地址
#define RTU_DATA_LENGTH     8     // 数据长度
#define RTU_CRC_LENGTH      2     // CRC校验长度

/* 发送和接收缓冲区 */
uint8_t tx_buffer[RTU_DATA_LENGTH + RTU_CRC_LENGTH];
uint8_t rx_buffer[RTU_DATA_LENGTH + RTU_CRC_LENGTH];

/* 初始化串口和GPIO */
void init_USART(void)
{
  /* 串口初始化 */
  USART_HandleTypeDef huart;
  huart.Instance = USART1;
  huart.Init.BaudRate = 9600;
  huart.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  HAL_UART_Init(&huart);

  /* GPIO初始化 */
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF7_USART1;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  
  /* 使能RS485芯片 */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
}

/* 发送Modbus RTU数据 */
void send_modbus_rtu_data(uint8_t *data, uint16_t length)
{
  /* 设置RS485芯片为发送模式 */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
  
  /* 发送数据 */
  HAL_UART_Transmit(&huart, data, length, 1000);
  
  /* 等待数据发送完成 */
  while(HAL_UART_GetState(&huart) != HAL_UART_STATE_READY);
  
  /* 设置RS485芯片为接收模式 */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
}

/* 接收Modbus RTU数据 */
void receive_modbus_rtu_data(uint8_t *data, uint16_t length)
{
  /* 设置RS485芯片为接收模式 */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
  
  /* 接收数据 */
  HAL_UART_Receive(&huart, data, length, 1000);
}

/* 计算CRC校验码 */
uint16_t calculate_crc(uint8_t *data, uint16_t length)
{
  uint16_t crc = 0xFFFF;
  
  for(int i = 0; i < length; i++)
  {
    crc ^= data[i];
    
    for(int j = 0; j < 8; j++)
    {
      if(crc & 0x0001)
      {
        crc >>= 1;
        crc ^= 0xA001;
      }
      else
      {
        crc >>= 1;
      }
    }
  }
  
  return crc;
}

int main(void)
{
  /* 初始化串口和GPIO */
  init_USART();
  
  /* 设置从设备地址 */
  tx_buffer[0] = RTU_SLAVE_ADDRESS;
  
  /* 设置功能码 */
  tx_buffer[1] = 0x03;
  
  /* 设置起始寄存器地址 */
  tx_buffer[2] = 0x00;
  tx_buffer[3] = 0x01;
  
  /* 设置寄存器数量 */
  tx_buffer[4] = 0x00;
  tx_buffer[5] = 0x04;
  
  /* 计算CRC校验码 */
  uint16_t crc = calculate_crc(tx_buffer, RTU_DATA_LENGTH);
  tx_buffer[6] = crc & 0xFF;
  tx_buffer[7] = (crc >> 8) & 0xFF;
  
  /* 发送数据 */
  send_modbus_rtu_data(tx_buffer, RTU_DATA_LENGTH + RTU_CRC_LENGTH);
  
  /* 接收数据 */
  receive_modbus_rtu_data(rx_buffer, RTU_DATA_LENGTH + RTU_CRC_LENGTH);
  
  /* 检查CRC校验码 */
  crc = calculate_crc(rx_buffer, RTU_DATA_LENGTH);
  if(crc == ((rx_buffer[RTU_DATA_LENGTH + 1] << 8) | rx_buffer[RTU_DATA_LENGTH]))
  {
    /* CRC校验通过，解析数据 */
    uint16_t value1 = (rx_buffer[3] << 8) | rx_buffer[4];
    uint16_t value2 = (rx_buffer[5] << 8) | rx_buffer[6];
    
    /* 处理数据 */
    // TODO
  }
  else
  {
    /* CRC校验失败 */
    // TODO
  }
  
  while (1)
  {
    /* 此处添加主循环代码 */
  }
}

以上代码实现了一个读取4个寄存器的Modbus RTU通信程序。在程序中，我们首先初始化了串口和GPIO，并设置了从设备地址、功能码、起始寄存器地址和寄存器数量。然后，我们计算了CRC校验码，并通过send_modbus_rtu_data()函数将数据发送出去。

在接收数据时，我们首先设置了RS485芯片为接收模式，并通过receive_modbus_rtu_data()函数接收数据。然后，我们计算了接收数据的CRC校验码，并与接收到的CRC校验码进行比较。如果校验码一致，则说明数据接收成功，我们可以解析数据并进行处理。否则，说明数据接收失败，我们可以根据实际情况进行处理。

需要注意的是，在实际应用中，我们可能需要根据具体的需求来编写不同的Modbus RTU通信程序。因此，在实际编写程序时，需要根据实际情况进行修改和完善。