基于嵌入式STM32的Modbus RTU协议实现

2014年第11期仪表技术·33·

基于嵌入式STM32的ModbusＲTU协议实现

磊，彭道刚，赵斌斌，黄丽

（上海电力学院自动化工程学院，上海200090）

宋

Modbus协议以其高效性、摘要：：随着工业现场总线技术的快速发展，可靠性，广泛应用于电力行业。为了提高电厂对数据采提出了将Modbus通信协议与32位STM32F103ZE微处理器相结合的设计方案，介绍了系统的总体设计方案集的可靠性和实时性，

和Modbus通信协议的内容。在嵌入式实时操作系统μC/OS－II上实现了基于ModbusＲTU通信协议的主站和从站的通信，并详细讨论了Modbus通信协议中CＲC校验码的生成。实验结果表明，该方案有效地实现了Modbus协议，可以广泛地应用于电厂和其他工业现场。

关键词：嵌入式系统；Modbus协议；数据采集；STM32处理器；μC/OS－II中图分类号：TP39

文献标志码：A

文章编号：1006－2394（2014）11－0033－04

ImplementationofModbusＲTUCommunicationProtocolBasedonSTM32

SONGLei，PENGDao-gang，ZHAOBin-bin，HUANGLi

（SchoolofAutomationEngineering，ShanghaiUniversityofElectricPower，Shanghai200090，China）

Abstract：Withtherapiddevelopmentofindustrialfieldbustechnology，theModbusprotocoliswidelyusedine-lectricpowerindustrybecauseofitshighefficiencyandreliability．Inordertoimprovethereliabilityandreal-timeper-formanceofdataacquisitionofthepowerplant，thispaperputsforwardadesignofModbuscommunicationprotocolwitha32-bitSTM32F103ZEmicroprocessor．TheoveralldesignschemeofthesystemandthecontentofModbusCommunica-tionProtocolareintroduced．Thecommunicationbetweenmasterstationandslavestationisimplementedbasedonthe

ModbusＲTUcommunicationprotocolintheembeddedreal-timeoperatingsystemμC/OS－II．ThegenerationofCyclicＲedundancyCheckintheModbusCommunicationProtocolisdiscussed．TheexperimentalresultsshowthattheschemehasrealizedtheModbusprotocoleffectively，whichcanbewidelyusedinpowerplantsandotherindustrialfield．

Keywords：embeddedsystem；Modbusprotocol；dataacquisition；STM32processor；μC/OS－II

0引言

目前，各种工业现场总线被应用于电厂生产过程

1系统设计

嵌入式数据采集系统采用了STM32F103ZE微处

控制中，提高了电厂的数据采集系统的实时性和可靠性。Modbus协议以其简单高效、开放性、免费、可靠性、与时俱进等优点，在工厂自动化领域，被各厂家广泛使用，显示出其强大的生命力和活力。同时，为了实现工作站对各个数据采集模块实时监控和统一管理，因此需要将不同厂商生产的数据采集设备互联形成网络，实现对数据监控的网络化。为了提高数据的传输本文以ModbusＲTU为通信协议，将实时操作系效率，

统μC/OS－II成功移植到STM32F103ZE微处理器上，在μC/OS－II环境下实现了ModbusＲTU的主站和从站的通信。

TM

理器。STM32F103ZE系列是内嵌AＲMCortexM3内核的32位MCU，支持μC/OS－II实时操作系统，内核

最高工作频率可达72MHz。它拥有的资源包括：64KBSＲAM、512KBFLASH、2个基本定时器、4个通用2个高级定时器、2个DMA控制器（共12个定时器、

3个SPI、2个IIC、5个串口、3个12位ADC（超通道）、

1个12位DAC、1个SDIO接口、1个过16个通道）、

FSMC接口以及112个通用IO口，LQFP144封装。

数据采集系统硬件设计如图1所示。外围电路中的AD接口电路和嵌入式系统电路分别采用独立模块，利于系统的维护和升级。通过DA

收稿日期：2014－08

基金项目：上海市“科技创新行动计划”高新技术领域项目（14511101200）；上海市部分地方院校能力建设专项项目（13160500700）；上海市电站自动化技术重点实验室开放课题（13DZ2273800）

作者简介：宋磊（1990—），男，硕士研究生，研究方向为嵌入式与网络化测控技术。