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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

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）
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
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
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"
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）
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）

5. 主机行为（联调参考）

主控侧已实现（HardWare/RELAY/ext_relay.c）：

命令流程：平台/蓝牙下发 → 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
周期轮询：空闲每 2s 发一次 FC03，兼在线检测；连续 3 次无应答判离线（日志提示）
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
离线行为：离线期间下发命令直接回复平台 "ext relay board offline"；板子恢复应答后自动上线并补一次状态上报
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）

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

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