386 lines
17 KiB
C
386 lines
17 KiB
C
/******************************************************************************
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* @file MODBUS.c
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* @brief Modbus RTU协议通信处理模块
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* @details 本文件实现了基于Modbus RTU协议的RS485通信功能，包括：
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* - Modbus命令帧的构建和发送
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* - 接收数据的解析和处理
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* - 实时数据轮询机制
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* - 屏幕刷新命令处理
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* - 保护定值、控制字等数据的更新
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* @author 阜阳师范大学物电学院
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* @version V0.01
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* @date 2026-01-23
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* @note 通信协议：Modbus RTU
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* 通信接口：RS485
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* 主站地址：0x01
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******************************************************************************/
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#include "MODBUS.h"
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#include <string.h>
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#include "rs485.h"
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#include "CRC16.h"
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#include "led.h"
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#include "160160D.h"
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#include "filehandle.h"
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/* ============================================================================
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* 命令类型宏定义
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* ============================================================================ */
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#define RT_CMD (1) /**< 实时数据刷新命令类型 */
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#define KEY_CMD (0) /**< 按键事件命令类型 */
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/* ============================================================================
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* 图片与 Flash 宏定义
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* ============================================================================ */
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#define BMP_ADDR (0x0803F000) /**< BMP 在 Flash 中的存储地址（扇区 126） */
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#define BMP_LEN (3208) /**< BMP 数据长度（字节） */
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/* ============================================================================
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* 轮询与超时常量
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* ============================================================================ */
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#define RS485_RT_COUNT_MAX (55) /**< 实时轮询计数上限，约 275ms（55×5ms） */
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#define RS485_ACK_COUNT_MAX (40) /**< 应答超时计数上限，约 200ms（40×5ms） */
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#define RS485_ACK_OVERTIME_MAX (5) /**< 连续应答超时次数上限，超过则重初始化 RS485 */
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/* ============================================================================
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* 数据结构定义
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* ============================================================================ */
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/**
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* @brief LOGO 图片数据结构体
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* @note 用于存储从 138 端下发的 BMP 数据及尺寸，或从 Flash 读取的 LOGO
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*/
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typedef struct
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{
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uint8_t bmpdata[3200]; /**< BMP 点阵数据，最大 3200 字节 */
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uint32_t biWidth; /**< 图片宽度（像素） */
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uint32_t biHeight; /**< 图片高度（像素） */
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} logo_type;
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/**
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* @brief RS485 轮询与应答状态结构体
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* @note 用于 Modbus 主站轮询、应答超时检测及命令应答标志管理
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*/
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typedef struct
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{
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volatile uint8_t RT_count; /**< 实时命令计数，用于定时发送刷新命令 */
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volatile uint16_t CMD_ACK; /**< 命令接收完成标志（SET=可发下一帧） */
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volatile uint8_t ACK_COUNT_ABLE; /**< 应答计时使能（发令后置位） */
|
||
volatile uint8_t ACK_count; /**< 应答等待计数，超 RS485_ACK_COUNT_MAX 即超时 */
|
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volatile uint8_t ACK_OverTime; /**< 本次应答超时标志 */
|
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volatile uint8_t ACK_OverTimeCnt; /**< 连续应答超时次数，超 RS485_ACK_OVERTIME_MAX 则重初始 */
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} RS485_POLL_TYPE;
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||
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RS485_POLL_TYPE RS485POLL = {0}; /**< 全局轮询状态 */
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/* ============================================================================
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* 私有变量定义
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* ============================================================================ */
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static logo_type logo = {0}; /**< LOGO 图片数据（BMP + 宽高） */
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||
static uint8_t Picture[3200] = {0}; /**< 接收图片缓冲，前 3200 字节为点阵数据 */
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/* ============================================================================
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||
* Modbus 命令与屏幕刷新
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* ============================================================================ */
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/**
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* @brief 发送屏幕刷新命令（特殊格式的 Modbus 命令）
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* @param func 功能码（通常为读寄存器 READ_REGISTER = 0x03）
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* @param type 命令类型：RT_CMD(1)=实时刷新，KEY_CMD(0)=按键事件
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* @param key 按键值（当type=KEY_CMD时有效）
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* @note 命令帧格式（6字节）：
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* [0] = 从站地址（Master_Address = 0x01）
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* [1] = 功能码（func）
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* [2] = 命令类型（type）
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||
* [3] = 按键值（key）
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||
* [4] = CRC校验高字节
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||
* [5] = CRC校验低字节
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||
* CRC校验范围：前4字节
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||
* 发送后重置命令应答标志
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||
* @retval 无
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*/
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void RS485_RefreshScreenCMD(uint8_t func, uint8_t type, uint8_t key)
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{
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uint16_t crc = 0;
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uint8_t cmdbuf[6];
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cmdbuf[0] = 0x01; /* 从站地址 */
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||
cmdbuf[1] = func; /* 功能码 */
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||
cmdbuf[2] = type; /* 命令类型 */
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||
cmdbuf[3] = key; /* 按键值 */
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||
crc = Calculate_CRC(&cmdbuf[0],4); /* 计算CRC校验（前4字节） */
|
||
cmdbuf[4] = crc >> 8; /* CRC校验高字节 */
|
||
cmdbuf[5] = (uint8_t) crc; /* CRC校验低字节 */
|
||
|
||
RS485_SendBuff(cmdbuf, 6); /* 发送6字节命令帧 */
|
||
RS485POLL.CMD_ACK = RESET; /* 重置命令应答标志 */
|
||
}
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||
|
||
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||
/**
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||
* @brief 发送屏幕刷新命令并重置轮询状态
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||
* @param type 命令类型：RT_CMD(1)=实时刷新，KEY_CMD(0)=按键事件
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||
* @param key 按键值（type=KEY_CMD 时有效）
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||
* @note 向 138 端发送屏幕刷新命令；发送后重置 CMD_ACK、RT_count，
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||
* 使能 ACK_COUNT_ABLE 并清零 ACK_count。
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||
* @retval 无
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||
*/
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void RefreshScreen(uint8_t type, uint8_t key)
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||
{
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||
RS485_RefreshScreenCMD(0x03, type, key); /* 发送刷新屏幕命令 */
|
||
|
||
RS485POLL.CMD_ACK = RESET; /* 重置命令响应标志 */
|
||
RS485POLL.RT_count = 0; /* 重置实时召唤计数 */
|
||
|
||
RS485POLL.ACK_COUNT_ABLE = SET; /* 使能应答计数 */
|
||
RS485POLL.ACK_count = 0; /* 重置应答计数值 */
|
||
}
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||
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||
/* ============================================================================
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||
* LOGO 与 BMP 处理
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* ============================================================================ */
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/**
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* @brief 在 LCD 屏幕上显示 LOGO 图片
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* @note 调用Display_BMP函数将全局变量logo中的BMP图片数据显示在LCD屏幕上
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||
* 显示位置：屏幕居中（由Display_BMP函数自动计算）
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||
* 图片尺寸：使用logo结构体中的biWidth和biHeight
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||
* 图片数据：使用logo结构体中的bmpdata数组
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||
* 注意：显示前需要确保logo数据已通过BMP_Get()从Flash读取或已初始化
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||
* @retval 无
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||
*/
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void LOGO_Printf(void)
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{
|
||
/* 调用Display_BMP函数显示LOGO图片 */
|
||
/* 参数：宽度、高度、图片数据指针 */
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||
Display_BMP(logo.biWidth, logo.biHeight, (const uint8_t*)logo.bmpdata);
|
||
}
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||
/**
|
||
* @brief 保存LOGO的BMP图片信息到Flash
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||
* @note 将全局变量logo中的BMP图片数据保存到Flash的指定地址（BMP_ADDR）
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||
* 保存的数据包括：
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||
* - BMP图片数据（bmpdata数组，3200字节）
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||
* - 图片宽度（biWidth）
|
||
* - 图片高度（biHeight）
|
||
* 注意：保存前Flash相关扇区会被自动擦除
|
||
* 保存地址：0x0803F000（扇区126）
|
||
* @retval 无
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||
*/
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||
void BMP_SAVE2False(void)
|
||
{
|
||
/* 调用Flash写入函数，将logo结构体数据写入Flash */
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||
/* sizeof(logo)/2 将字节数转换为半字（16位）个数 */
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||
FLASH_WriteMoreData(BMP_ADDR, (uint16_t*)(&logo), (sizeof(logo)/2));
|
||
}
|
||
/**
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||
* @brief 从Flash中读取LOGO的BMP图片数据
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||
* @note 从Flash的指定地址（BMP_ADDR）读取BMP图片数据到全局变量logo中
|
||
* 读取的数据包括：
|
||
* - BMP图片数据（bmpdata数组，3200字节）
|
||
* - 图片宽度（biWidth）
|
||
* - 图片高度（biHeight）
|
||
* 读取地址：0x0803F000（扇区126）
|
||
* 注意：使用volatile指针确保从Flash直接读取，避免缓存问题
|
||
* @retval 无
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||
*/
|
||
void BMP_Get(void)
|
||
{
|
||
uint32_t i = 0;
|
||
/* 将Flash地址转换为 volatile 指针，确保直接从Flash读取数据 */
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||
volatile logo_type* ptr = (volatile logo_type*)BMP_ADDR;
|
||
|
||
/* 循环读取BMP图片数据（3200字节） */
|
||
for(i = 0; i < 3200; i++)
|
||
{
|
||
logo.bmpdata[i] = ptr->bmpdata[i];
|
||
}
|
||
/* 读取图片宽度 */
|
||
logo.biWidth = ptr->biWidth;
|
||
/* 读取图片高度 */
|
||
logo.biHeight = ptr->biHeight;
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 从 Flash 读取 LOGO 并显示，延时约 2 秒
|
||
* @note 调用 BMP_Get 从 Flash 读取 LOGO，再 LOGO_Printf 显示；
|
||
* 每次显示后 delay 4×500ms = 2s
|
||
* @retval 无
|
||
*/
|
||
void NL_LOGO_Printf(void)
|
||
{
|
||
BMP_Get();
|
||
LOGO_Printf();
|
||
delay_ms(500);
|
||
delay_ms(500);
|
||
delay_ms(500);
|
||
delay_ms(500);
|
||
}
|
||
|
||
/* ============================================================================
|
||
* Modbus 主处理与轮询
|
||
* ============================================================================ */
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||
|
||
/**
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||
* @brief Modbus 通信主处理函数（远程处理图片）
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||
* @param key 按键值（KEY_TYPE类型）
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||
* @note 采用138端处理图片，整体传上来显示的方式刷图
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||
* 处理流程：
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* 1. 按键处理：
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||
* - 保存按键值到静态变量key_bk
|
||
* - 等待可发送状态时发送按键命令
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||
* 2. 接收新消息处理：
|
||
* - 设置连接标志
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||
* - CRC校验通过：
|
||
* * 提取图片数据（3200字节）和命令信息（8字节）
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||
* * 判断命令类型：
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||
* - 0x89 0x45：LOGO图片，保存并显示
|
||
* - 其他：普通图片，显示图片和LED状态
|
||
* - CRC校验失败：
|
||
* * 累计错误计数
|
||
* * 连续3次错误后重启DMA接收
|
||
* - 清除控制字和应答相关标志
|
||
* 3. 定时刷新处理：
|
||
* - 实时数据计数超限时发送实时刷新命令
|
||
* 4. 应答超时处理：
|
||
* - 应答计数超限时设置超时标志
|
||
* - 连续超时次数达到上限时重启DMA接收
|
||
* 数据帧长度:
|
||
* 3000 8
|
||
* └──────┬──────┘ └─┬─┘
|
||
* Picture info
|
||
* info 组成：
|
||
* info[0]info[1] info[2]info[3] info[4]info[5]
|
||
* └──────┬─────┘ └───────┬────┘ └───────┬────┘
|
||
* 图片宽度 图片高度 图片类型标识
|
||
* info[0]info[1]info[2]info[3]
|
||
* └────────────┬─────────────┘
|
||
* LED 灯状态信息
|
||
* 图片类型:
|
||
* 1. info[4] = 0x89 info[5] = 0x45 logo 图片
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||
* 2. 其他图片
|
||
* @retval 无
|
||
*/
|
||
void RS485_Process(KEY_TYPE key)
|
||
{
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||
static KEY_TYPE key_bk = KEY_NONE; /* 按键备份（静态变量，保持状态） */
|
||
static uint8_t LED_BUFF[4]; /* LED状态缓冲区（静态变量） */
|
||
static uint8_t info[8]; /* 命令信息缓冲区（静态变量） */
|
||
static uint32_t CRC_ERR_COUNT = 0; /* CRC错误计数（静态变量） */
|
||
|
||
/* 按键处理：保存按键值 */
|
||
if(key != KEY_NONE)
|
||
{
|
||
key_bk = key;
|
||
}
|
||
|
||
if(RS485REG.NewMessageFlag) /* 接收到新消息 */
|
||
{
|
||
RS485REG.NewMessageFlag = RESET; /* 清除控制字 */
|
||
if(Check_CRC((uint8_t*)&RS485REG.DR[0], UART_RX_LEN) == TRUE) /* CRC校验通过 */
|
||
{
|
||
CRC_ERR_COUNT = 0; /* 重置CRC错误计数 */
|
||
memcpy(Picture, (uint8_t*)RS485REG.DR, 3200); /* 提取图片数据（前3200字节） */
|
||
memcpy(info, (uint8_t*)RS485REG.DR + 3200, 8); /* 提取命令信息（后8字节） */
|
||
|
||
if(info[4] == 0x89 && info[5] == 0x45) /* LOGO图片命令（特殊标识） */
|
||
{
|
||
memcpy(logo.bmpdata, Picture, 3200); /* 复制图片到LOGO结构体 */
|
||
logo.biWidth = info[0] << 8 | info[1]; /* 解析图片宽度（高字节左移8位 + 低字节） */
|
||
logo.biHeight = info[2] << 8 | info[3]; /* 解析图片高度（高字节左移8位 + 低字节） */
|
||
BMP_SAVE2False(); /* 保存 BMP 图片到 Flash */
|
||
|
||
/* 显示LOGO */
|
||
BackLight_ON(); /* 开启背光 */
|
||
ClearScreen(); /* 清屏 */
|
||
LOGO_Printf(); /* 显示LOGO */
|
||
delay_ms(500); /* 延时500ms */
|
||
delay_ms(500); /* 延时500ms */
|
||
delay_ms(500); /* 延时500ms */
|
||
delay_ms(500); /* 延时500ms（总共2秒） */
|
||
}
|
||
else /* 普通图片命令 */
|
||
{
|
||
memcpy(LED_BUFF, (uint8_t*)RS485REG.DR + 3200, 4); /* 提取LED状态（后4字节） */
|
||
LED_Printf(LED_BUFF); /* 显示LED状态 */
|
||
ScreenPrintf(Picture); /* 显示图片 */
|
||
}
|
||
}
|
||
else /* CRC校验失败 */
|
||
{
|
||
CRC_ERR_COUNT++; /* CRC错误计数递增 */
|
||
if(CRC_ERR_COUNT >= 3) /* 连续3次CRC错误 */
|
||
{
|
||
/* 接收错位，重新初始化接收 */
|
||
// RS485_DMA_DeInit();
|
||
// delay_ms(500);
|
||
// delay_ms(500);
|
||
// RS485_DMA_init(); /* 重新初始化*/
|
||
CRC_ERR_COUNT = 0; /* 重置CRC错误计数 */
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/* 清除控制字和应答相关标志 */
|
||
RS485POLL.ACK_OverTime = RESET; /* 重置应答超时标志 */
|
||
RS485POLL.ACK_COUNT_ABLE = RESET; /* 禁用应答计数 */
|
||
RS485POLL.ACK_count = 0; /* 重置应答计数 */
|
||
RS485POLL.ACK_OverTimeCnt = 0; /* 重置应答超时计数 */
|
||
RS485POLL.CMD_ACK = SET; /* 设置接收完成标志 */
|
||
}
|
||
if((RS485POLL.CMD_ACK)||(RS485POLL.ACK_OverTime)) /* 可以应答或者超时*/
|
||
{
|
||
/* 按键命令发送：有按键且处于可发送状态 */
|
||
if(key_bk != KEY_NONE) /* 有按键 */
|
||
{
|
||
RefreshScreen(KEY_CMD, key_bk); /* 发送按键刷新命令 */
|
||
key_bk = KEY_NONE; /* 清除按键备份 */
|
||
}
|
||
/* 定时刷新：实时数据计数超限且处于可发送状态 */
|
||
if(RS485POLL.RT_count > RS485_RT_COUNT_MAX) /* 定时到*/
|
||
{
|
||
RefreshScreen(RT_CMD, key_bk); /* 发送实时刷新命令 */
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/* 应答超时处理：应答计数超限 */
|
||
if(RS485POLL.ACK_count > RS485_ACK_COUNT_MAX) /* 应答超时 */
|
||
{
|
||
RS485POLL.ACK_OverTime = SET; /* 设置应答超时标志 */
|
||
RS485POLL.ACK_count = 0; /* 重置应答计数 */
|
||
RS485POLL.ACK_OverTimeCnt++; /* 应答超时计数递增 */
|
||
}
|
||
|
||
/* 连续超时处理：应答超时次数达到上限 */
|
||
if((RS485POLL.ACK_OverTimeCnt >= RS485_ACK_OVERTIME_MAX)) /* 连续超时次数达到上限 */
|
||
{
|
||
RS485POLL.ACK_OverTimeCnt = RS485_ACK_OVERTIME_MAX; /* 限制最大计数（防止溢出） */
|
||
RS485POLL.CMD_ACK = SET; /* 设置命令应答标志（允许重新发送） */
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 轮询计数处理（需在 5ms 周期定时器中调用）
|
||
* @note RT_count 递增，用于定时发实时刷新命令；若 ACK_COUNT_ABLE 置位，
|
||
* 则 ACK_count 递增，用于应答超时判断。
|
||
* @retval 无
|
||
*/
|
||
void Process_Count(void)
|
||
{
|
||
RS485POLL.RT_count++;
|
||
if(RS485POLL.ACK_COUNT_ABLE)
|
||
{
|
||
RS485POLL.ACK_count++;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief Modbus 轮询与应答相关变量初始化
|
||
* @note 清零 ACK_OverTime、ACK_count、ACK_OverTimeCnt，关闭 ACK_COUNT_ABLE，
|
||
* 置位 CMD_ACK 表示可发送。上电或通信异常恢复后调用。
|
||
* @retval 无
|
||
*/
|
||
void Process_Init(void)
|
||
{
|
||
/* 清除超时与应答相关标志 */
|
||
RS485POLL.ACK_OverTime = RESET; /* 重置应答超时标志 */
|
||
RS485POLL.ACK_COUNT_ABLE = RESET; /* 禁用应答计数 */
|
||
RS485POLL.ACK_count = 0; /* 重置应答计数 */
|
||
RS485POLL.ACK_OverTimeCnt = 0; /* 重置应答超时计数 */
|
||
RS485POLL.CMD_ACK = SET; /* 设置接收完成标志 */
|
||
}
|