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一、概述

Model3C芯片是一款基于RISC-V的高性能、國產自主、工業級高清顯示與智能控制MCU，配備強大的2D圖形加速處理器、PNG/JPEG解碼引擎，并支持工業寬溫。基于Model3C芯片的86彩屏中控面板，通過集成Modbus協議，實現了與多種控制設備的通信和數據交換。

二、Modbus協議簡介

Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其他設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準，使得不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。

此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如何回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。當在一Modbus網絡上通信時，此協議決定了每個控制器須要知道它們的設備地址，識別按地址發來的消息，決定要產生何種行動。如果需要回應，控制器將生成反饋信息并用Modbus 協議發出。在其它網絡上，包含了 Modbus 協議的消息轉換為在此網絡上使用的幀或包結構。這種轉換也擴展了根據具體的網絡解決節地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

三、Modbus RTU在Model3C芯片方案中的應用

通信接口：Model3C芯片方案支持RS-485 接口，該接口是Modbus RTU常用的串行通信接口之一。通過RS-485接口，86彩屏中控面板可以與其他Modbus設備（如PLC、傳感器等）進行通信。

通信參數：在Model3C芯片方案中，Modbus RTU通信采用異步通訊模式，具體參數包括1位起始位、8位數據位、1位停止位、無校驗位，波特率可根據實際需求進行配置（如常用的9600波特率）。

報文格式：Modbus RTU報文包括設備地址、功能碼、數據域和CRC校驗碼等部分。在Model3C芯片方案中，這些報文格式遵循Modbus協議規范，確保通信的準確性和可靠性。

主從通信：在Modbus RTU通信中，Model3C芯片方案的86彩屏中控面板可以作為主設備（Master）或從設備（Slave）進行通信。作為主設備時，它可以主動發起查詢請求；作為從設備時，它可以響應主設備的查詢請求并提供相關數據。

功能碼：Modbus協議定義了多種功能碼（如讀取線圈狀態、寫入線圈狀態、讀取保持寄存器等），用于實現不同的通信功能。

在Model3C芯片方案中，這些功能碼得到了全面支持，使得86彩屏中控面板可以實現與多種Modbus設備的靈活通信和數據交換。

四、rt-thread 使用libmodbus-rtu庫

libmodbus是一個與使用Modbus協議的設備進行數據發送/接收的庫。該庫包含各種后端通過不同網絡進行通信（例如，RTU模式下的串口或TCP / IPv6中的以太網）。

將libmodbus庫從軟件包里啟用, libmodbus是基于select操作的，依賴于文件系統和libc,需要在rt-thread中開啟對應的支持。

RS485的話需要指定 modbus_rtu_set_serial_mode(ctx, MODBUS_RTU_RS232); //改為485
modbus_rtu_set_rts(ctx, RS485_RE, MODBUS_RTU_RTS_UP); //指定485控制引腳和電平

#include “modbus_rtu_test.h” #include “modbus.h” #include “stdio.h” #include “string.h” #include #include /* 使用BSD socket，需要包含socket.h頭文件 */ #include #include #include #define RS485_RE GET_PIN(G, 8) static void test_thread(void *param) { int slaveaddrs = 3; uint16_t tab_reg[64] = {0}; modbus_t *ctx = RT_NULL; ctx = modbus_new_rtu("/dev/uart2", 9600, ‘N’, 8, 1); modbus_rtu_set_serial_mode(ctx, MODBUS_RTU_RS232); //modbus_rtu_set_rts(ctx, RS485_RE, MODBUS_RTU_RTS_UP); modbus_set_slave(ctx, slaveaddrs); modbus_connect(ctx); modbus_set_response_timeout(ctx, 0, 200000); //50ms int num = 0; while (1) { memset(tab_reg, 0, 64 * 2); int regs = modbus_read_registers(ctx, 0, 20, tab_reg); if (regs == -1) { rt_kprintf(“error addrs %d—\n”, slaveaddrs); if(slaveaddrs == 2) { slaveaddrs = 3; } else { slaveaddrs = 2; } modbus_set_slave(ctx, slaveaddrs); } else { rt_kprintf("-->addrs %d", slaveaddrs); rt_kprintf("[%4d][read num = %d]", num, regs); num++; int i; for (i = 0; i < 20; i++) { rt_kprintf("<%#x>", tab_reg[i]); } rt_kprintf("\n"); if(slaveaddrs == 2) { slaveaddrs = 3; } else { slaveaddrs = 2; } modbus_set_slave(ctx, slaveaddrs); } rt_thread_mdelay(500); } //7-關閉modbus端口 modbus_close(ctx); //8-釋放modbus資源 modbus_free(ctx); } static void rtu77(int argc, char **argv) { //rt_pin_mode(RS485_RE, PIN_MODE_OUTPUT); rt_thread_t tid; tid = rt_thread_create(“test”, test_thread, RT_NULL, 2048, 12, 10); if (tid != RT_NULL) rt_thread_startup(tid); return RT_EOK; } MSH_CMD_EXPORT(rtu77, a rtu test);

五、Modbus RTU布線

Modbus RTU使用串行通信，通常使用RS-232或RS-485接口。

RS-232：這是一種點對點的通信方式，每個設備都需要單獨的串行線連接到主控器。它使用9針或25針的D-sub 連接器，但通常只用到其中的少數幾個引腳，如TX（發送）、RX（接收）、GND（地線）。
RS-485：這是一種多點通信方式，允許多個設備共享同一對雙絞線。RS-485使用一對雙絞線（通常標記為A和B），并使用終端電阻來匹配線路。每個設備都有一個數據發送器（TX）和數據接收器（RX）引腳，以及一個公共地線（GND）。

六、Modbus RTU特點

以RS-485或RS-232作為其物理層實現。它使用總線式拓撲結構，允許多個設備共享同一通信線路，實現成本效益和簡單的布線需求。Modbus RTU的數據傳輸采用二進制編碼，每個數據幀包含地址碼、功能碼、數據和校驗碼，通過CRC校驗確保數據的準確性。這種協議特別適合于短距離通信和成本敏感的應用場景。