wangfq
b13e8e4030
- 物理层: RS485 半双工, 9600-N-8-1 默认 - 寄存器映射: 离散输入(0x02)、输入寄存器(0x04)、保持寄存器(0x03/0x06/0x10) - RS485 地址/波特率 只读 (BLE 带外修改,防止 Modbus 误改失联) - 设计决策: 参数持久化、灵敏度ΔL/L对应、输出模式、半双工时序
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# DLD154Pro RS485 Modbus RTU 协议
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> 版本: V1.0 | 日期: 2026-07-22 | 状态: 草案（待评审，未实现）
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> 适用产品: DLD154Pro (CH591R, 单路线圈车检器)
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> RS485 支持两种协议：700BS（后续定义）和 Modbus RTU。
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> 协议选择通过 `g_function_mode` bit0 控制（BLE 小程序设置 `direction_mode` 高 4 位的 bit0）。
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## 1. 物理层
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| 参数 | 值 |
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|------|-----|
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| 接口 | RS485 半双工 (UART0) |
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| 引脚 | PA14 TX, PA15 RX, PA13 RE (方向控制) |
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| 波特率 | 9600 (默认), 19200, 38400, 57600, 115200 |
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| 数据位 | 8 |
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| 校验 | 无 (N) |
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| 停止位 | 1 |
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| 从机地址 | 1–247 (默认 1) |
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| 终端电阻 | 外接 120Ω（板载未集成） |
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> **注意**：RS485 地址和波特率通过 **BLE 小程序** 修改，不通过 Modbus 寄存器修改（防止改错后设备失联）。Modbus 只读方式可查询当前值。
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## 2. 帧格式 (Modbus RTU)
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| 地址 | 功能码 | 数据 | CRC16 |
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| 1B | 1B | N B | 2B |
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- **地址**：1–247，从机地址。0=广播（仅写操作），DLD154Pro 不响应广播。
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- **CRC16**：多项式 `0xA001`，低字节在前。超时 3.5 字符作为帧间隔。
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- **最大 PDU**：256 字节（含地址 + 功能码）。
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### 异常响应
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当请求无法处理时，功能码最高位置 1，数据区第一字节为异常码：
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| 异常码 | 名称 | 说明 |
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|--------|------|------|
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| 0x01 | Illegal Function | 不支持的功能码 |
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| 0x02 | Illegal Data Address | 寄存器地址超出范围 |
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| 0x03 | Illegal Data Value | 写入值超出允许范围 |
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| 0x04 | Slave Device Failure | 设备内部错误（如 flash 写入失败） |
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## 3. 寄存器映射
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### 3.1 离散输入 (Discrete Inputs) — 功能码 0x02
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| 地址 | 名称 | 说明 | 位值 |
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|------|------|------|------|
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| 0x0000 | Car Present | 当前有车 | 0=无车, 1=有车 |
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| 0x0001 | Loop Fault | 线圈故障（断开/短路） | 0=正常, 1=故障 |
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| 0x0002 | Loop Stable | 线圈基线已稳定 | 0=收敛中, 1=稳定 |
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| 0x0003 | Opto Input | 光耦输入状态 (PB10) | 0=低, 1=高 |
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| 0x0004 | Power Up State | 上电初始化中 | 0=正常, 1=初始化 |
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| 0x0005 | Reserved | — | — |
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### 3.2 输入寄存器 (Input Registers) — 功能码 0x04
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| 地址 | 名称 | 类型 | 说明 |
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|------|------|------|------|
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| 0x0000 | Loop Freq Hi | uint16 | 线圈振荡频率，高 16 位 (Hz) |
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| 0x0001 | Loop Freq Lo | uint16 | 线圈振荡频率，低 16 位 (Hz) |
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| 0x0002 | CAPVD | uint16 | 归一化周期值（算法内部） |
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| 0x0003 | Origin | uint16 | 基线值（无车时基准） |
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| 0x0004 | Variation | int16 | 当前相对于基线的变化量 |
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| 0x0005 | FW Version | uint16 | 固件版本，高字节=主版本，低字节=子版本。例 `0x0300` = v3.00 |
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| 0x0006 | HW Version | uint16 | 硬件版本。例 `0x0301` = v3.01 |
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| 0x0007 | Freq Sens | uint16 | 当前灵敏度等级 (0=低, 1=中, 2=高) |
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| 0x0008 | Condition | uint16 | 环境活跃度 (0=安静, 1-100=嘈杂) |
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> **频率换算**：`freq_hz = (reg[0] << 16) | reg[1]`，单位 Hz。典型空线圈 50–120kHz，有车时下降。
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### 3.3 保持寄存器 (Holding Registers) — 功能码 0x03 / 0x06 / 0x10
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| 地址 | 名称 | 范围 | 默认 | R/W | 说明 |
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|------|------|------|------|-----|------|
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| 0x0000 | Sensitivity | 0–2 | 2 | R/W | 灵敏度: 0=低(0.330%ΔL/L), 1=中(0.165%), 2=高(0.085%) |
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| 0x0001 | Output Mode | 0–2 | 0 | R/W | 0=存在输出, 1=进入脉冲(500ms), 2=离开脉冲(500ms) |
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| 0x0002 | Hold Time | 0–255 | 0 | R/W | 有限存在时间 (×5s), 0=永久存在。例 12=60s 后强制释放 |
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| 0x0003 | Output Delay | 0–255 | 10 | R/W | 离开延时 (×50ms), 例 10=500ms。0=无延时 |
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| 0x0004 | Freq Level | 0–1 | 0 | R/W | 线圈频率档: 0=高频, 1=低频 |
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| 0x0005 | RS485 Baud | uint32 | 9600 | **R** | RS485 波特率，只读（通过 BLE 修改） |
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| 0x0006 | (Baud Lo) | — | — | **R** | 波特率低 16 位 |
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| 0x0007 | RS485 Addr | 1–247 | 1 | **R** | RS485 从机地址，只读（通过 BLE 修改） |
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| 0x0008 | Protocol | 0–1 | 0 | **R** | 当前协议: 0=700BS, 1=Modbus，只读 |
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| 0x0009 | BT Timeout | 0–255 | 0 | R/W | 蓝牙空闲超时关闭 (分钟), 0=不关闭 |
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| 0x000A | Safe Timeout | 0–255 | 0 | R/W | 线圈安全模式超时 (×10s), 0=关闭 |
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| 0x000B | Opto Func | 0–1 | 0 | **R** | 光耦功能: 0=雷达输入, 1=复位，只读（通过 BLE 修改） |
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> **只读寄存器 (0x0005–0x0008, 0x000B)**：对这些地址写 0x06 返回异常 0x02（Illegal Data Address）。
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> 这些参数只能通过 BLE 小程序修改，避免 RS485 改错后设备失联。
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## 4. 命令示例
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### 4.1 读离散输入 — 功能码 0x02
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读取车辆存在状态：
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>>> 01 02 00 00 00 01 B9 F8 (从机1, 读地址0x0000, 1个)
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<<< 01 02 01 01 61 8C (1字节数据=0x01, 有车)
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```
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### 4.2 读输入寄存器 — 功能码 0x04
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读取频率 + CAPVD:
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```
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>>> 01 04 00 00 00 03 30 1F (读3个: 频率Hi/Lo + CAPVD)
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<<< 01 04 06 00 01 86 A0 11 BB 22 xx xx
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地址 功能 字节数 FreqHi FreqLo CAPVD CRC
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→ freq = 0x000186A0 = 100000 Hz
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→ CAPVD = 0x11BB
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```
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### 4.3 读保持寄存器 — 功能码 0x03
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读取全部检测参数：
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>>> 01 03 00 00 00 05 84 09 (读5个: 灵敏度/输出模式/存在时间/延时/频率档)
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<<< 01 03 0A 00 02 00 00 00 00 00 0A 00 00 xx xx
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→ 灵敏度=2(高), 存在输出, 永久存在, 延时=500ms, 高频
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```
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### 4.4 写单个寄存器 — 功能码 0x06
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修改灵敏度为"中"：
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```
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>>> 01 06 00 00 00 01 49 F3 (写地址0x0000=1, 中灵敏度)
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<<< 01 06 00 00 00 01 49 F3 (回显)
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```
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修改输出模式为"进入脉冲"：
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```
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>>> 01 06 00 01 00 01 18 33 (写地址0x0001=1, 进入脉冲)
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<<< 01 06 00 01 00 01 18 33
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```
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### 4.5 批量写寄存器 — 功能码 0x10
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一次写入灵敏度 + 输出模式 + 存在时间(60s) + 延时(200ms):
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```
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>>> 01 10 00 00 00 03 06 00 02 00 01 00 0C 00 04 xx xx
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地址 功能 起始 数量 字节 灵敏度=2 模式=1 时间=12 延时=4 CRC
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<<< 01 10 00 00 00 03 41 F3 (写入成功)
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```
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## 5. 功能码支持矩阵
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| 功能码 | 名称 | 支持 | 说明 |
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|--------|------|------|------|
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| 0x01 | Read Coils | ✗ | 不使用 |
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| 0x02 | Read Discrete Inputs | ✓ | 车辆状态、故障、光耦 |
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| 0x03 | Read Holding Registers | ✓ | 读所有配置参数 |
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| 0x04 | Read Input Registers | ✓ | 读传感器数据 |
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| 0x05 | Write Single Coil | ✗ | 不使用 |
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| 0x06 | Write Single Register | ✓ | 写单个参数（安全：只写 R/W 寄存器） |
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| 0x0F | Write Multiple Coils | ✗ | 不使用 |
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| 0x10 | Write Multiple Registers | ✓ | 批量写参数 |
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| 0x11 | Report Slave ID | ✓ | 返回设备型号 + 运行状态 |
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## 6. 设计决策与注意事项
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### 6.1 为什么不通过 Modbus 修改 RS485 地址/波特率？
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如果在 Modbus 通信中写入错误的地址或波特率，设备将**立即失联**且无法通过同一条总线恢复。
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正确的做法：
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- 通过 **BLE 小程序** 修改 RS485 地址和波特率（带外管理通道）
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- Modbus 侧只读查询当前值，防止误操作
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### 6.2 参数持久化
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- `0x06` 或 `0x10` 写入 Holding Register → 立即更新 RAM → 写入 DataFlash → 返回响应
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- Flash 写入失败 → 返回异常码 `0x04` (Slave Device Failure)
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- 灵敏度写入 0–2 范围之外的值 → 返回异常码 `0x03` (Illegal Data Value)
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### 6.3 灵敏度与 ΔL/L 对应关系
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| 灵敏度值 | SensTable 进入 | ΔL/L 进入 | SensTable1 离开 | ΔL/L 离开 |
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|---------|---------------|-----------|----------------|-----------|
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| 2 (高) | 28 | **0.085%** | 16 | 0.049% |
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| 1 (中) | 54 | **0.165%** | 32 | 0.098% |
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| 0 (低) | 108 | **0.330%** | 81 | 0.247% |
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ΔL/L 越大越不灵敏。高灵敏度 (2) 适合安静环境，低灵敏度 (0) 适合强干扰环境。
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### 6.4 输出模式详解
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| 模式 | 值 | 行为 |
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|------|-----|------|
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| 存在输出 | 0 | 有车时继电器吸合，车走释放（+离开延时） |
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| 进入脉冲 | 1 | 车进入时继电器吸合 500ms 后释放 |
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| 离开脉冲 | 2 | 车离开时继电器吸合 500ms 后释放 |
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### 6.5 实现要点（待编码时参考）
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```c
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// RS485 方向控制 (PA13)
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#define RS485_RE_TX() GPIOA_SetBits(GPIO_Pin_13) // 发送
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#define RS485_RE_RX() GPIOA_ResetBits(GPIO_Pin_13) // 接收
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// UART0 中断接收，3.5 字符超时判定帧结束
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// CRC16 查表法：poly=0xA001, init=0xFFFF
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// 帧间隔: t3.5 = 3.5 × 11 / baud (秒)
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// @9600 = 4.0ms
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// @19200 = 2.0ms
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// @115200= 0.33ms
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RS485 半双工时序关键：发送最后一字节后等待 **1 字节时间** 再切换为接收，
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避免 RE 切换过早导致最后一个字节被截断。
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## 7. 版本历史
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| 版本 | 日期 | 作者 | 变更 |
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| V1.0 | 2026-07-22 | wangfq | 初版草案：寄存器映射 + 命令示例 + 设计决策 |
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