130 lines
6.4 KiB
Markdown
130 lines
6.4 KiB
Markdown
# RS485 扩展继电器板通信协议 V1.0
|
||
|
||
> 适用：控制终端（主控，V1.7.1 起）外接级联继电器扩展板（从机）。
|
||
> 从机板硬件/固件按本文档实现即可与主控直接对接。
|
||
|
||
## 1. 概述
|
||
|
||
主控板载 4 路继电器（sw1~sw4）不够用时，通过 RS485 总线级联一块扩展板，再扩 4 路带反馈继电器（平台标识符 sw5~sw8）。
|
||
|
||
- 主从结构：控制终端 = 主机（唯一主站），扩展板 = 从机
|
||
- 协议：**Modbus RTU**，从机地址固定 **0x10**（称重秤占用 0x01，勿冲突）
|
||
- 与称重秤**共用同一条 485 总线**（主控 USART2，PA2/PA3）
|
||
|
||
## 2. 物理层 / 总线规则
|
||
|
||
| 项 | 值 |
|
||
| --- | --- |
|
||
| 波特率 | 9600 bps，8N1 |
|
||
| 接口 | RS485 半双工 |
|
||
| 帧定界 | 空闲间隔（主控侧 DMA+IDLE，≥1 帧间隙判一帧） |
|
||
| **帧间隔** | **总线上任意两帧之间必须 ≥50ms**（从机 485 释放/回声沉降时间，实测踩过坑） |
|
||
| 应答时限 | 从机收到完整请求后 **≤100ms** 内应答（主机 300ms 超时，补发 1 次） |
|
||
| CRC | Modbus CRC16（多项式 0xA001，初值 0xFFFF），**低字节在前** |
|
||
|
||
## 3. 功能码
|
||
|
||
从机只需实现两个功能码：
|
||
|
||
### 3.1 FC05（0x05）写单线圈 —— 控制继电器
|
||
|
||
线圈地址 0~3 = 继电器 1~4（对应平台 sw5~sw8）。
|
||
|
||
**请求（8 字节）**：
|
||
|
||
| 字节 | 内容 |
|
||
| --- | --- |
|
||
| 0 | 0x10（从机地址） |
|
||
| 1 | 0x05（功能码） |
|
||
| 2~3 | 线圈地址，大端：0x0000~0x0003 |
|
||
| 4~5 | 0xFF 0x00 = 吸合；0x00 0x00 = 断开 |
|
||
| 6~7 | CRC16 低字节、高字节 |
|
||
|
||
**示例**：继电器 2 吸合 → `10 05 00 01 FF 00 DE BB`
|
||
|
||
**应答**：从机执行动作后**原样回显请求帧**。回显内容与请求不一致（线圈号/通断值不符）主机判失败。
|
||
|
||
### 3.2 FC03（0x03）读保持寄存器 —— 状态/反馈/故障/版本
|
||
|
||
固定读 0x0000 起 4 个寄存器。
|
||
|
||
**请求（8 字节）**：`10 03 00 00 00 04 47 48`
|
||
|
||
**应答（13 字节）**：
|
||
|
||
| 字节 | 内容 |
|
||
| --- | --- |
|
||
| 0 | 0x10 |
|
||
| 1 | 0x03 |
|
||
| 2 | 0x08（数据字节数） |
|
||
| 3~4 | REG0：继电器输出状态，bit0~3 = 继电器 1~4（1=吸合） |
|
||
| 5~6 | REG1：反馈状态，bit0~3（1=负载得电） |
|
||
| 7~8 | REG2：故障标志，bit0~3（1=该路输出与反馈不一致持续 >1s） |
|
||
| 9~10 | REG3：从机固件版本，如 0x0100 = V1.0 |
|
||
| 11~12 | CRC16 低字节、高字节 |
|
||
|
||
寄存器 16 位大端；状态位放**低字节**即可，高字节填 0。
|
||
|
||
### 3.3 异常应答
|
||
|
||
从机遇到非法功能码/地址/数据时回标准 Modbus 异常帧：
|
||
|
||
`10 | (功能码 | 0x80) | 异常码 | CRC_lo | CRC_hi`（共 5 字节）
|
||
|
||
异常码：0x01 非法功能，0x02 非法地址，0x03 非法数据。
|
||
|
||
## 4. 从机行为要求
|
||
|
||
1. **上电默认 4 路全部断开**（主控侧有断电记忆：每次离线→上线时，主控会比对 EEPROM 记忆状态与 REG0 实际状态，
|
||
不一致的回路会**逐路补发 FC05 纠正**——所以从机上线后紧跟着收到几条 FC05 属正常恢复流程，务必如实执行并回显）
|
||
2. FC05 收到并校验通过（地址/功能码/线圈范围/CRC）后**立即执行**再回显
|
||
3. 反馈输入：每路继电器配负载反馈检测（同主控板载继电器：吸合后负载得电=高）。从机自行维护 REG2 故障位：某路输出状态与反馈不一致**持续超过 1s** 置 1，恢复一致后清 0
|
||
4. 反馈采样建议 10~50ms 周期，加简单消抖（如连续 3 次一致才更新 REG1）；**消抖总时长必须 <150ms**——主控在 FC05 回显后 150ms 就读 FC03 校验反馈位，反馈跟不上会误判"负载未通电"
|
||
5. 只响应地址 0x10 的帧；**不要响应广播/其它地址**（总线上还有秤，地址 0x01）
|
||
6. 收帧间隔不足 50ms 也要能正常解析（主控保证发送间隔，从机只做鲁棒接收）
|
||
7. 主控**平时不发帧**（无周期轮询，只在控制命令和上电探测时通信），从机不要把"长时间收不到帧"当异常处理
|
||
|
||
## 5. 主机行为（联调参考）
|
||
|
||
主控侧已实现（`HardWare/RELAY/ext_relay.c`），**平时总线零流量（无周期轮询），只在控制时检测**：
|
||
|
||
- **上电探测**：主控上电 3s 后发一次 FC03——有应答则标记在线并触发断电恢复比对；无应答（补发 1 次仍无）记日志"未接扩展板?"，不影响其它功能
|
||
- **命令流程**：平台/蓝牙下发 → **FC03 预读**（判定在线 + 快照命令前反馈值；无应答补发 1 次，仍无应答回平台 `ext relay board offline`）→ FC05 → 等回显（300ms 超时，补发 1 次）→ 延时 150ms 等触点稳定 → FC03 读状态 → 校验"输出位=目标 且 反馈位=目标 且 **反馈位有跳变**（命令前≠目标，与板载继电器反馈同语义；重复命令原本已在目标态的豁免）" → 应答平台（失败：`Load unpowered / relay failure !`）→ 上报全状态
|
||
- **离线判定**：命令链路最终无应答即判离线（日志提示），不单独周期监测；下次命令第一步自动重新探测，恢复应答即上线
|
||
- **断电记忆恢复**：扩展板状态存在主控 EEPROM（偏移 102 的 Relay_State[5]，bit0~3）；每次离线→上线时比对实际状态与记忆，不一致的回路逐路补发 FC05 纠正，恢复完成统一上报一次
|
||
- 上电 3s 内不发帧（避开上电窗口）
|
||
|
||
## 6. 平台/蓝牙映射
|
||
|
||
| 项 | 映射 |
|
||
| --- | --- |
|
||
| MQTT 下发 | `iot.prop.set` 的 **sw5~sw8**（true/false），扩展板在线时状态大报文携带 sw5~sw8 字段 |
|
||
| 平台应答 | 命令完成（含反馈校验）后回 `{"id":..,"code":0,"message":"OK"}` 或失败原因 |
|
||
| 蓝牙命令 | **R5ON ~ R8OFF**（不应答平台，只执行+记日志）；STATUS 显示扩展板状态 |
|
||
| 平台物模型 | 需新增 4 个布尔字段 sw5~sw8 |
|
||
|
||
## 7. CRC16 参考实现（C）
|
||
|
||
```c
|
||
static uint16_t crc16_modbus(const uint8_t *data, uint16_t len)
|
||
{
|
||
uint16_t crc = 0xFFFF;
|
||
for (uint16_t i = 0; i < len; i++) {
|
||
crc ^= data[i];
|
||
for (uint8_t j = 0; j < 8; j++)
|
||
crc = (crc & 0x0001) ? ((crc >> 1) ^ 0xA001) : (crc >> 1);
|
||
}
|
||
return crc; /* 发送时低字节在前 */
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
## 8. 联调检查清单
|
||
|
||
- [ ] 从机地址 0x10，9600-8N1
|
||
- [ ] FC05 回显与请求逐字节一致
|
||
- [ ] FC03 应答 13 字节，寄存器大端，状态位在低字节
|
||
- [ ] 应答延迟 ≤100ms
|
||
- [ ] 上电 4 路全断
|
||
- [ ] 拔掉反馈线后操作对应继电器，REG2 对应位约 1s 后置 1
|
||
- [ ] 与秤同时挂总线：主控发帧间隔 ≥50ms，两者互不丢帧
|