Modbus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，它允许设备之间进行简单有效的数据交换。这个协议最初由施耐德电气公司开发，现在已经成为一种开放标准，适用于各种各样的电子设备，尤其是单片机（MCU）系统。在本文中，我们将深入探讨如何使用C语言在单片机上实现Modbus通信协议。
`modbus.c`和`modbus.h`是C语言源代码文件和头文件，它们包含了实现Modbus协议所需的函数和数据结构定义。`modbus.c`通常会包含实际的协议处理代码，如解析和构建Modbus报文，而`modbus.h`则定义了对外的接口，使得其他模块可以调用这些功能。
1. **Modbus协议概述**：Modbus协议基于主从架构，其中一个是主设备（通常是PLC或PC），其余的是从设备（如传感器、执行器）。主设备发起请求，从设备响应。有多种传输方式，包括串行ASCII、RTU（远程终端单元）和TCP/IP。在单片机应用中，通常使用串行RTU模式，因为它更节省资源。
2. **数据结构**：在C语言中，你需要定义数据结构来表示Modbus报文。典型的结构可能包括功能码、寄存器地址、数据长度和CRC校验等字段。
3. **Modbus RTU帧格式**：RTU模式的报文由起始位、地址、功能码、数据和CRC校验组成。每个字节之间没有空格，连续的两个0x00表示帧的结束。
4. **C语言实现**：在`modbus.c`文件中，你可以编写函数来构建Modbus请求和响应报文。例如，`buildRequest()`函数用于根据指定的地址和数据创建请求，而`parseResponse()`函数则解析接收到的响应。
5. **串口通信**：在单片机中，你需要使用特定的库或者直接操作硬件寄存器来实现串口通信。这通常涉及配置波特率、数据位、停止位和奇偶校验等参数。
6. **CRC校验**：CRC（循环冗余校验）是Modbus协议中用于检测错误的重要机制。`modbus.c`中的函数如`calculateCRC()`将计算并添加到报文的末尾。
7. **中断处理**：为了高效地处理串口接收，可以设置中断服务例程，当数据帧到达时自动触发，然后在中断服务函数中调用`parseResponse()`。
8. **异常处理**：Modbus协议定义了一些异常代码，例如非法地址或功能码。在主程序中，你需要检查返回的错误码，并根据情况采取相应措施。
9. **测试与调试**：为了验证实现的正确性，你需要编写测试用例，模拟不同类型的主从交互。使用逻辑分析仪或串口调试工具可以帮助查看实际的串口通信过程。
通过理解上述知识点，你可以使用C语言在单片机上实现一个基本的Modbus通信模块。当然，实际项目可能还需要考虑更多细节，如错误重试机制、多设备通信管理等，但以上内容为一个良好的起点。
