MODBUS&UART&CAN&GPIO

MODBUD RTU

这是一种二进制的单主多从的传输协议。

一些重要的概念 ：

ADU:应用数据单元

PDU:协议数据单元

MSB：最高有效位

LSB:最低有效位

在RTU模式里里面，消息的发送和接受至少间隔3.5个字符时间，字符时间和波特率（1秒种能传输的字节数量），如果在这时间之外的所有情况，都将被丢弃。

0:表示广播，除此之外均只有指定的从站才能回应

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功能码域：

03：读保持寄存器、04：读输入寄存器、06：预置单个保持寄存器

CRC:

即循环冗余校验：

用于在接受方接受之前进行正确性的校验，常见的有奇偶校验、因特网校验、循环冗余校验。

modbus-crc16 校验原理

注释

1. 需要一个0xFFFF的寄存器

2. 把一个8位的二进制数据，和CRC的低八位进行异或，把结果存储到寄存器.

3. CRC右移动过一位，高位补0，如果移除的是1，那么就和多项式A001进行异或

4. 重复步骤3、4，直到8此，处理完整个通信信息帧的数据

5. 重复2、5处理通信帧的下一个字节。

6. 计算完成之后将CRC的高位和低位交换。

//举个例子
unsigned short CR =0xFFFF;
unsigned short RET =0;
for(auto& message:messages)
{
    CR = message ^ CR;//[!code hitght] 第二步
    for(int i=0;i<8;i++)
    {
        if(CR&0x01)//先检验最后一位是不是1
        {
            //进行第三步
            CR =CR>>1;
            CR = CR ^0xA001;
        }
        else
        {
            CR = CR>>1;
        }
    }//进行4
}//进行5

//进行6
RET = CR>>8;
RET = RET |(CR<<8);
return RET;

GPIO

General Purpose input/output:

可以编程控制对应格式引脚的工作模式，也可以编程控制它的电压高低等等，从而使实现设备控制。

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提醒

GPIO有八种模式

• 输入模式 -> 输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入
• 输出模式->开漏输出、开漏复用功能、推挽输出、推挽复用功能

[详细介绍-GPIO](GPIO详解 - 一步一磕头的菜鸡 - 博客园)

利用文件io的方式操作GPIO

通知

• /sys/class/gpio/export文件用于通知系统需要导出控制的GPIO引脚编号

• /sys/class/gpio/unexport用于通知系统取消导出

• /sys/class/gpio/gpiochipX目录保存系统中GPIO寄存器的信息，包括每个寄存器控制引脚的起始编号base，寄存器名称，引脚总数

计算过程：

1. 计算引脚编号=控制引脚的寄存器基数+控制引脚寄存器的位数
2. 向/sys/class/gpio/export写入编号
3. direction文件，定义输入方向，direction接受的参数：in,out,high,low。
4. value文件是端口的数值，为1或者为0。

uart

:::tips struct termios

成员	作用
c_cflag	控制模式标志（Control Flags），设置硬件参数：波特率、数据位、停止位、流控制等。
c_iflag	输入模式标志（Input Flags），控制输入数据的预处理（如字符转换、软件流控制等）。
c_oflag	输出模式标志（Output Flags），控制输出数据的处理（如换行符转换）。
c_lflag	本地模式标志（Local Flags），控制终端的本地行为（如回显、信号处理）。
c_cc	控制字符数组（Control Characters），定义特殊字符（如 Ctrl+C）和非规范模式下的超时参数。
c_ispeed	输入波特率（Input Baud Rate）。
c_ospeed	输出波特率（Output Baud Rate）。

:::

c_cc是一个unsigned char 类型的数组，用于定义终端控制字符和非规范模式下面的超时参数。

VINTR	Ctrl+C	发送 SIGINT 信号（中断进程）。
VQUIT	Ctrl+\	发送 SIGQUIT 信号（退出进程并生成核心转储）。
VERASE	Backspace	删除前一个字符。
VKILL	Ctrl+U	删除整行输入。
VEOF	Ctrl+D	表示文件结束（End-of-File）。
VTIME	-	非规范模式专用：读取超时时间（单位：100ms）。
VMIN	-	非规范模式专用：最少读取字符数。

open uart

#include<fcntl.h>
#include<unisted.h>
int main()
{
    const char * device = "/dev/tty";//这个地方的是表示串口设备的路径
    if fd =open (device ,O_RDWR|O_NOCTTY);
    //O_NOCTTY 不会让打开的文件成为该进程的控制终端
    //O_NDELAY:不关心DCD信号线所处的状态、如果不指定这个标志，进程会一直处于睡眠状态，直到DCD信号线被激活。
    if(fd<0)
    {
        perror("无法打开串口");
        return -1;
    }
}

ioctl

#include<termios.h>
//里面有一个termio结构体
//通过ictol系统调用可以操作DTR引脚的电平状态
#include<sys/ioctl.h>
int ioctl (int fd , usigned ling request,...);
//成功返回零，一些会返回一个有意义的值来表示成功，并以-1表示失败同时设置errno。
// The second argument is a device-dependent request code . the third argument is an nuntyped pointer to memory. 


if(ioctl(fd,TIOCMBIS,&TICOM_DTR)<0)//拉低DTR
{
    perror("ioctl(TIOCMBIS) 失败");
    close(fd);
    return -1;
}

termios

#include <termios.h>

struct termios options;

// 获取当前串口配置
if (tcgetattr(fd, &options) < 0) {
    perror("tcgetattr 失败");
    close(fd);
    return -1;
}

// 设置输入输出波特率为 115200
cfsetispeed(&options, B115200);  // 输入波特率
cfsetospeed(&options, B115200);  // 输出波特率

//修改控制标志
options.c_cflag | = CLOCAL;//忽略调制器控制信号，强制本地链接。
options.c_cflag | = CREAD;//启用接受功能
options.c_cflag & = ~PARENB;//禁用校验位
options.c_cfalg & = ~CSTOPB;//设置停止位
options.c_cfalg & = ~CSIZE;//清楚数据位长度标志
options.c_cfalg | = CS8;//设置数据位8位
{
    options.c_cflag | = PARENB;//启用校验位（奇偶）
    options.c_cflag & = ~PARODD;//关闭奇校验
    options.c_iflag |=INPCK ;//启用输入奇偶校验
}
//CSTOPB 设置停止位默认是1

//CRTSCTS启用RTS/CTS硬件流控制

//IXON IXOFF IXANY 软件流控制，允许发送发通过XOFF暂停，XON恢复发送

//IXOFF允许接受方发送XOFF通知发送方暂停

//ICSNY允许通过任意字符恢复

// 应用配置
if (tcsetattr(fd, TCSANOW, &options) < 0) {
    perror("tcsetattr 失败");
    close(fd);
    return -1;
}

1. c_cflag (硬件参数：波特率，数据位，校验位，流控制)

标志位	作用
CLOCAL	忽略调制解调器控制信号（如 DCD），强制本地连接。
CREAD	启用接收功能（必须设置，否则无法读取数据）。
CSIZE	数据位长度掩码（需与 CS5、CS6、CS7、CS8 结合使用）。
CS5-CS8	设置数据位长度（5-8 位）。
CSTOPB	设置停止位：0=1位，1=2位。
PARENB	启用奇偶校验位。
PARODD	奇校验（需与 PARENB 一起设置）；若未设置则为偶校验。
CRTSCTS	启用 RTS/CTS 硬件流控制。
HUPCL	关闭设备时自动挂断（拉低 DTR 信号）。

2. c_iflag（输入数据的预处理）

标志位	作用
IGNBRK	忽略 BREAK 条件（如连续低电平）。
BRKINT	BREAK 条件会触发 SIGINT 信号（需与 IGNBRK 互斥）。
IGNPAR	忽略奇偶校验错误的数据帧。
PARMRK	标记奇偶校验错误（在错误字节前添加 \377\0）。
INPCK	启用输入奇偶校验检查（需同时启用 PARENB）。
ISTRIP	将输入字符截断为 7 位（通常禁用）。
INLCR	将接收到的换行符 \n 转换为回车符 \r。
IGNCR	忽略接收到的回车符 \r。
ICRNL	将接收到的回车符 \r 转换为换行符 \n（常用于终端兼容）。
IXON	启用输出软件流控制（XON/XOFF）。
IXOFF	启用输入软件流控制（XON/XOFF）。
IXANY	允许任意字符恢复被暂停的输出（默认需 XON）。

3. c_lflag （终端交互的行为）

标志位	作用
ICANON	启用规范模式（行缓冲输入，逐行处理数据）。
ECHO	回显输入字符（如用户在终端输入时显示字符）。
ECHOE	在规范模式下，退格键（ERASE）会擦除屏幕上的字符。
ECHOK	在规范模式下，KILL 字符会擦除整行。
ECHONL	回显换行符（即使 ECHO 被禁用）。
ISIG	启用终端信号（如 Ctrl+C 发送 SIGINT，Ctrl+Z 发送 SIGTSTP）。
IEXTEN	启用扩展功能（如 Ctrl+V 字面输入）。
NOFLSH	禁止在接收到 SIGINT 或 SIGQUIT 时清空输入输出队列。
TOSTOP	后台进程尝试写终端时发送 SIGTTOU 信号。

4. c_oflag

标志位	作用
OPOST	启用输出处理（如换行符转换）。若禁用，输出为原始数据。
ONLCR	将换行符 \n 转换为回车换行 \r\n。
OCRNL	将回车符 \r 转换为换行符 \n。
ONLRET	忽略回车符 \r。