翻斗式雨量计

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#include "rs485.h"

/************************************************
函数名称：RS485_Init
功能：初始化 RS485 控制引脚 + 串口1
参数：波特率 如 4800/9600/115200
************************************************/
void RS485_Init(u32 baudrate)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    USART_InitTypeDef USART_InitStruct;

    // 1. 使能时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

    //==================== PA8 推挽输出 ====================
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = RS485_CTRL_PIN;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(RS485_CTRL_PORT, &GPIO_InitStruct);

    //==================== PA9 TX 复用推挽 ====================
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    //==================== PA10 RX 上拉输入 ====================
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    //==================== 串口配置 8N1 ====================
    USART_InitStruct.USART_BaudRate = baudrate;
    USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);

    USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能串口

    RS485_RECEIVE(); // 默认进入接收模式
}

/************************************************
函数名称：RS485_SendData
功能：RS485 发送一包数据
参数：buf-发送缓冲区 len-长度
************************************************/
void RS485_SendData(u8 *buf, u8 len)
{
    u8 i;

    RS485_SEND();      // 切换为发送模式
    Delay_us(20);      // 等待电平稳定

    for(i=0; i<len; i++)
    {
        while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
        USART_SendData(USART1, buf[i]);
    }

    while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
    Delay_us(100);     // 等待最后一字节发送完成

    RS485_RECEIVE();   // 切回接收模式
}

/************************************************
函数名称：RS485_ReceiveData
功能：接收一包数据
参数：buf-接收缓冲区  timeout-超时时间
返回值：接收到的数据长度
************************************************/
u8 RS485_ReceiveData(u8 *buf, u16 timeout)
{
    u16 cnt = 0;
    u8 len = 0;

    RS485_RECEIVE(); // 确保是接收模式

    while(timeout--)
    {
        if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET)
        {
            buf[len++] = USART_ReceiveData(USART1);
            cnt = 0;
        }
        else
        {
            cnt++;
            if(cnt > 800) break; // 空闲超时，代表一帧结束
        }
    }
    return len;
}

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#ifndef __RS485_H
#define __RS485_H

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"

//==================== 引脚定义 ====================
#define RS485_CTRL_PIN      GPIO_Pin_8
#define RS485_CTRL_PORT     GPIOA
#define RS485_CTRL_RCC      RCC_APB2Periph_GPIOA


//==================== 收发控制 ====================
#define RS485_RECEIVE()     GPIO_ResetBits(RS485_CTRL_PORT, RS485_CTRL_PIN)
#define RS485_SEND()        GPIO_SetBits(RS485_CTRL_PORT, RS485_CTRL_PIN)


//==================== 对外函数 ====================
void RS485_Init(u32 baudrate);       // 初始化 RS485（串口+控制脚）
void RS485_SendData(u8 *buf, u8 len); // 发送一包数据
u8   RS485_ReceiveData(u8 *buf, u16 timeout); // 接收一包数据

#endif

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#include "rain.h"
#include "rs485.h"

// Modbus CRC16 校验
u16 CRC16_Modbus(u8 *buf, u8 len)
{
    u16 crc = 0xFFFF;
    for(u8 i=0; i<len; i++)
    {
        crc ^= buf[i];
        for(u8 j=0; j<8; j++)
        {
            if(crc & 0x01)
            {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            }
            else
            {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    return crc;
}

// 发送标准Modbus帧
void Modbus_SendFrame(u8 addr, u8 func, u16 reg, u16 data)
{
    u8 buf[8];
    buf[0] = addr;          // 从机地址
    buf[1] = func;          // 功能码
    buf[2] = (reg >> 8) & 0xFF;  // 寄存器高8位
    buf[3] = reg & 0xFF;        // 寄存器低8位
    buf[4] = (data >> 8) & 0xFF;//数据/寄存器长度 高字节
    buf[5] = data & 0xFF;      // 数据/寄存器长度 低字节
    // 计算CRC
    u16 crc = CRC16_Modbus(buf, 6);
    buf[6] = crc & 0xFF;         // CRC低字节
    buf[7] = (crc >> 8) & 0xFF;  // CRC高字节

    // RS485 发送
    RS485_SendData(buf, 8);
}

// ==============================================
// 函数功能：读取雨量值
// 返回值：雨量（单位：mm）
// ==============================================
float Rain_ReadValue(u8 addr)
{
    u8 recv_buf[16] = {0};

    // 发送指令：0x03读寄存器, 地址0x0000, 长度1
    Modbus_SendFrame(addr, 0x03, 0x0000, 0x0001);

    // 接收回复
    u8 len = RS485_ReceiveData(recv_buf, 500);

    // 数据校验
		if (len == 7
    && recv_buf[0] == addr
    && recv_buf[1] == 0x03
    && recv_buf[2] == 0x02)
    {
				// 校验CRC
        u16 recv_crc = (recv_buf[6] << 8) | recv_buf[5];
        u16 calc_crc = CRC16_Modbus(recv_buf, 5);
        
        if(recv_crc == calc_crc)
        {
					u16 rain_val = (recv_buf[3] << 8) | recv_buf[4];
					return rain_val / 10.0f;
        }
    }

    // 读取失败返回-1
    return -1.0f;
}

// ==============================================
// 函数功能：清除雨量数据
// 参数：addr - 设备地址
// 返回值：0-成功  -1-失败
// ==============================================
u8 Rain_ClearData(u8 addr)
{
    u8 recv_buf[16] = {0};

    // 1. 发送清零指令（0x06写寄存器, 地址0x0000, 数值0x005A）
    Modbus_SendFrame(addr, 0x06, 0x0000, 0x005A);

    // 2. 等待并接收应答帧,应答帧固定为6字节
    u8 len = RS485_ReceiveData(recv_buf, 500);

    // 3. 严格校验应答
    // 应答格式：地址(0) 功能码(1) 起始寄存器(2-3) 清除命令(4-5) CRC(6-7)
    if (len == 8
     && recv_buf[0] == addr
     && recv_buf[1] == 0x06
     && recv_buf[2] == 0x00 && recv_buf[3] == 0x00 // 起始寄存器匹配
     && recv_buf[4] == 0x00 && recv_buf[5] == 0x5A)// 清除命令匹配
    {
        // 校验CRC
        u16 recv_crc = (recv_buf[7] << 8) | recv_buf[6];
        u16 calc_crc = CRC16_Modbus(recv_buf, 6);
        
        if(recv_crc == calc_crc)
        {
            return 0; // 清零成功
        }
    }
    
    return -1; // 清零失败
}
// ==============================================
// 函数功能：修改设备地址
// 参数：old_addr - 旧设备地址	new_addr	- 新设备地址
// 返回值：0-成功  -1-失败
// ==============================================
u8 Rain_SetAddr(u8 old_addr, u8 new_addr)
{
		u8 recv_buf[16] = {0};
	
    Modbus_SendFrame(old_addr, 0x06, 0x07D0, new_addr);
		u8 len = RS485_ReceiveData(recv_buf, 500);
		
		if (len == 8
     && recv_buf[0] == old_addr
     && recv_buf[1] == 0x06
     && recv_buf[2] == 0x07 && recv_buf[3] == 0xD0 // 起始寄存器匹配
     && recv_buf[4] == 0x00 && recv_buf[5] == new_addr)// 
    {
        // 校验CRC
        u16 recv_crc = (recv_buf[7] << 8) | recv_buf[6];
        u16 calc_crc = CRC16_Modbus(recv_buf, 6);
        
        if(recv_crc == calc_crc)
        {
            return 0; // 设置成功
        }
    }
    
    return -1; // 设置失败
}

// ==============================================
// 函数功能：修改波特率
// 参数：0=2400 1=4800 2=9600 3=19200 ...
// 返回值：0-成功  -1-失败
// ==============================================
u8 Rain_SetBaud(u8 addr, u8 baud_opt)
{
    u8 recv_buf[16] = {0};

    // 发送指令：功能06，寄存器07D1，数据=00+baud_opt（高字节0）
    Modbus_SendFrame(addr, 0x06, 0x07D1, (0x00 << 8) | baud_opt);

    u8 len = RS485_ReceiveData(recv_buf, 500);

    // 校验应答帧（固定8字节）
    if (len == 8
     && recv_buf[0] == addr
     && recv_buf[1] == 0x06
     && recv_buf[2] == 0x07 && recv_buf[3] == 0xD1  // 寄存器地址匹配
     && recv_buf[4] == 0x00                         // 高字节固定0
     && recv_buf[5] == baud_opt)                     // 低字节=波特率选项
    {
        // CRC校验
        u16 recv_crc = ((u16)recv_buf[7] << 8) | recv_buf[6];
        u16 calc_crc = CRC16_Modbus(recv_buf, 6);

        if (recv_crc == calc_crc)
        {
            return 0;  // 设置成功
        }
    }
    return -1;  // 设置失败
}
// ==============================================
// 函数功能：查询地址
// 返回值：0-成功  -1-失败
// ==============================================
u8 Rain_FindAddr(void)
{
    u8 recv_buf[16] = {0};

    // 发送广播查询指令：地址0xFF，功能03，寄存器07D0，长度1
    Modbus_SendFrame(0xFF, 0x03, 0x07D0, 0x0001);

    u8 len = RS485_ReceiveData(recv_buf, 500);

    // 校验应答帧
    if (len == 7
     && recv_buf[0] == 0xFF
     && recv_buf[1] == 0x03
     && recv_buf[2] == 0x02)  // 有效字节数=2
    {
        // CRC校验
        u16 recv_crc = ((u16)recv_buf[6] << 8) | recv_buf[5];
        u16 calc_crc = CRC16_Modbus(recv_buf, 5);

        if (recv_crc == calc_crc)
        {
            // 地址值：高字节0，低字节为真实地址
            return recv_buf[4];
        }
    }
    return 0;  // 未找到设备
}

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#ifndef __RAIN_H
#define __RAIN_H

#include "stm32f10x.h"

// 函数声明
float Rain_ReadValue(u8 addr);        // 读取雨量
u8 Rain_ClearData(u8 addr);         // 清零雨量
u8 Rain_SetAddr(u8 old_addr, u8 new_addr); // 修改地址
u8 Rain_SetBaud(u8 addr, u8 baud_opt);     // 修改波特率
u8 Rain_FindAddr(void);// 查询地址
#endif