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DLD154Pro RS485 Modbus RTU 协议

版本: V1.3 | 日期: 2026-07-29 | 状态: 定稿（待编码实现）

适用产品: DLD154Pro (CH591R, 单路线圈车检器)

RS485 支持两种协议：700BS（已完成）和 Modbus RTU（待实现）。 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

参数	值
接口	RS485 半双工 (UART0)
引脚	PA14 TX, PA15 RX, PA13 RE (方向控制)
波特率	9600 (默认), 19200, 38400, 57600, 115200
数据位	8
校验	无 (N)
停止位	1
从机地址	1–247 (默认 1)
终端电阻	外接 120Ω（板载未集成）

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)

| 地址 | 功能码 | 数据 | CRC16 |
| 1B   | 1B     | N B  | 2B    |

• 地址：1–247，从机地址。0=广播（仅写操作），DLD154Pro 不响应广播。
• CRC16：多项式 0xA001，低字节在前。超时 3.5 字符作为帧间隔。
• 最大 PDU：256 字节（含地址 + 功能码）。

异常响应

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：

异常码	名称	说明
0x01	Illegal Function	不支持的功能码
0x02	Illegal Data Address	寄存器地址超出范围
0x03	Illegal Data Value	写入值超出允许范围
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

3.1 离散输入 (Discrete Inputs) — 功能码 0x02

地址	名称	说明	位值
0x0000	Car Present	当前有车	0=无车, 1=有车
0x0001	Loop Fault	线圈故障（断开/短路）	0=正常, 1=故障
0x0002	Loop Stable	线圈基线已稳定	0=收敛中, 1=稳定
0x0003	Opto Input	光耦输入状态 (PB10)	0=低, 1=高
0x0004	Power Up State	上电初始化中	0=正常, 1=初始化
0x0005	Relay Output	继电器当前输出状态	0=释放, 1=吸合
0x0006	Freq Low Fault	频率下限异常 (Fre_Err bit0)	0=正常, 1=频率过低
0x0007	Freq High Fault	频率上限异常 (Fre_Err bit4)	0=正常, 1=频率过高
0x0008	Init Flag	复位后首次指示 (Init_B)	0=正常, 1=复位后首次—上位机读后清零*

Init Flag 清除机制：上位机读到 1 后，应发送 写 HR 0x00FE=0x0001 清零。参见 §4.7。

3.2 输入寄存器 (Input Registers) — 功能码 0x04

地址	名称	类型	宽度	说明
0x0000	Loop Freq Hi	uint16	2 寄存器	线圈振荡频率，高 16 位 (Hz)
0x0001	Loop Freq Lo	uint16		线圈振荡频率，低 16 位 (Hz)
0x0002	CAPVD Hi	uint16	2 寄存器	归一化周期值 (32-bit)，高 16 位
0x0003	CAPVD Lo	uint16		归一化周期值，低 16 位
0x0004	Origin Hi	uint16	2 寄存器	基线值 (32-bit)，高 16 位
0x0005	Origin Lo	uint16		基线值，低 16 位
0x0006	Variation Hi	int16	2 寄存器	变化量 = CAPVD − Origin (32-bit 有符号)，高 16 位
0x0007	Variation Lo	int16		变化量，低 16 位
0x0008	FW Version	uint16	1 寄存器	固件版本，高字节=主版本，低字节=子版本。例 0x0300 = v3.00
0x0009	HW Version	uint16	1 寄存器	硬件版本。例 0x0301 = v3.01
0x000A	Freq Sens	uint16	1 寄存器	当前灵敏度等级 (0=低, 1=中低, 2=中高, 3=高)
0x000B	Condition	uint16	1 寄存器	环境活跃度 (0=安静, 1–100=嘈杂)
0x000C	DIP Virtual	uint16	1 寄存器	虚拟拨码（700BS 兼容）: bit[7:4]=function_mode, bit[3:0]=fusion_mode

32-bit 值换算：

• 频率：freq_hz = (reg[0x0000] << 16) | reg[0x0001]，单位 Hz。典型空线圈 50–120kHz。
• CAPVD：capvd = (reg[0x0002] << 16) | reg[0x0003]，归一化到 MEASUREMENT_BASE = 524288。
• Origin：origin = (reg[0x0004] << 16) | reg[0x0005]，500 窗滑动平均累加值。
• Variation：var = (int32_t)((reg[0x0006] << 16) | reg[0x0007])，正值=频率降低（可能有车），负值=频率升高。

3.3 保持寄存器 (Holding Registers) — 功能码 0x03 / 0x06 / 0x10

地址	名称	范围	默认	R/W	说明
0x0000	Sensitivity	0–3	1	R/W	灵敏度等级 (0=低, 1=中低, 2=中高, 3=高)
0x0001	Fusion Mode	0–6	0	R/W	输出组合模式（见 §6.5）
0x0002	Hold Time	0–255	0	R/W	有限存在时间 (×5s), 0=永久存在
0x0003	Output Delay	0–255	10	R/W	离开延时 (×50ms), 例 10=500ms
0x0004	Freq Level	0–1	0	R/W	线圈频率档: 0=高频, 1=低频
0x0005	RS485 Baud Hi	—	—	R	RS485 波特率高 16 位（只读）
0x0006	RS485 Baud Lo	—	—	R	RS485 波特率低 16 位（只读）
0x0007	RS485 Addr	1–247	1	R	RS485 从机地址（只读）
0x0008	Protocol	0–1	0	R	当前 RS485 协议: 0=700BS, 1=Modbus
0x0009	BT Timeout	0–255	0	R/W	蓝牙空闲关闭超时 (分钟), 0=不关闭
0x000A	Safe Timeout	0–255	0	R/W	安全模式超时 (×10s), 0=关闭
0x000B	Opto Func	0–1	0	R	光耦功能: 0=雷达输入, 1=复位
0x00FE	Init Flag Clear	0–1	—	W	写 1 清零 Init Flag (DI 0x0008)
0x00FF	Device Reset	—	—	W	写入 0x5A5A 触发复位初始化线圈（等效 700BS 0x2C）

只读寄存器 (0x0005–0x0008, 0x000B)：写操作返回异常 0x02（Illegal Data Address）。 写入寄存器 (0x00FE, 0x00FF)：只写不读。读返回 0x0000。写入非魔数值返回异常 0x03。

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4. 命令示例

4.1 读离散输入 — 功能码 0x02

读取车辆存在状态：

>>> 01 02 00 00 00 01 B9 F8    (从机1, 读地址0x0000, 1个)
<<< 01 02 01 01 61 8C          (1字节数据=0x01, 有车)

4.2 读输入寄存器 — 功能码 0x04

读取频率 + CAPVD + Origin + Variation（共 8 个寄存器，16 字节）：

>>> 01 04 00 00 00 08 70 1F    (读 0x0000 起 8 个寄存器)
<<< 01 04 10
    00 01 38 80      ← Freq   = 0x00013880 = 80000 Hz
    00 07 FF C8      ← CAPVD  = 0x0007FFC8 = 524200
    00 08 00 00      ← Origin = 0x00080000 = 524288
    FF FF FF A8      ← Var    = 0xFFFFFFA8 = −88 (频率升高，有车)
    XX XX

4.3 读保持寄存器 — 功能码 0x03

读取全部可读写参数：

>>> 01 03 00 00 00 05 84 09    (读 5 个: 灵敏度/融合模式/存在时间/延时/频率档)
<<< 01 03 0A 00 01 00 00 00 00 00 0A 00 00 XX XX
    → 灵敏度=1(中), 融合模式=0(地感或光耦), 永久存在, 延时=500ms, 高频

4.4 写单个寄存器 — 功能码 0x06

修改灵敏度为"高"：

>>> 01 06 00 00 00 02 88 32    (写 0x0000=2)
<<< 01 06 00 00 00 02 88 32

修改融合模式为"地感或光耦"：

>>> 01 06 00 01 00 00 D9 F6    (写 0x0001=0, 地感或光耦)
<<< 01 06 00 01 00 00 D9 F6

4.5 批量写寄存器 — 功能码 0x10

一次写入灵敏度和存在时间(60s)：

>>> 01 10 00 00 00 02 04 00 02 00 0C XX XX
    地址 功能 起始 数量 字节 灵敏度=2 时间=12 CRC
<<< 01 10 00 00 00 02 40 31    (写入成功)

4.6 异常响应示例

写入超出范围的灵敏度值：

>>> 01 06 00 00 00 05 88 32    (写 0x0000=5, 超出 0–3)
<<< 01 86 03 02 63             (异常: 功能码 0x86, 异常码 0x03=Illegal Data Value)

4.7 触发设备复位 — 写 HR 0x00FF

>>> 01 06 00 FF 5A 5A xx xx    (写 0x00FF=0x5A5A, 触发复位)
<<< 01 06 00 FF 5A 5A xx xx    (回显, 随后设备复位)

复位后设备重新初始化线圈基线，Init Flag (DI 0x0008) 置 1。

4.8 清除 Init Flag — 写 HR 0x00FE

>>> 01 06 00 FE 00 01 xx xx    (写 0x00FE=1)
<<< 01 06 00 FE 00 01 xx xx    (Init Flag → 0)

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5. 功能码支持矩阵

功能码	名称	支持	说明
0x01	Read Coils	✗	不使用
0x02	Read Discrete Inputs	✓	车辆状态、故障、继电器、光耦
0x03	Read Holding Registers	✓	读所有配置参数
0x04	Read Input Registers	✓	读传感器数据 (32-bit 跨双寄存器)
0x05	Write Single Coil	✗	不使用
0x06	Write Single Register	✓	写单个参数
0x0F	Write Multiple Coils	✗	不使用
0x10	Write Multiple Registers	✓	批量写参数
0x11	Report Slave ID	✓	返回设备型号 + 运行状态

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6. 设计说明

6.1 为什么 CAPVD/Origin/Variation 用 2 个寄存器？

DLD154Pro 算法移植后，MEASUREMENT_BASE = 524288 (2^19)（CH591R@60MHz 无内部分频，需要比 DLD154V4B 更大的 BASE）。IIR 滤波后的 CAPVD 和 Origin 是 uint32_t 类型，典型值在 50 万级，远超 16 位（65535）。Variation 是差值且可能为负，需要完整 32-bit 有符号表示。因此各占 2 个 Modbus 寄存器（寄存器对，大端序）。

6.2 为什么不通过 Modbus 修改 RS485 地址/波特率？

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。

• 通过 BLE 小程序 修改 RS485 地址和波特率（带外管理通道）
• Modbus 侧只读查询当前值，防止误操作

6.3 参数持久化

• 0x06 或 0x10 写入 Holding Register → 立即更新 RAM → 写入 DataFlash → 返回响应
• Flash 写入失败 → 返回异常码 0x04 (Slave Device Failure)
• 值超出范围（如灵敏度写 5）→ 返回异常码 0x03 (Illegal Data Value)

6.4 灵敏度与 ΔL/L 对应关系

灵敏度值	SensTable 进入	ΔL/L 进入	SensTable1 离开	ΔL/L 离开
3 (高)	14	0.043%	12	0.037%
2 (中高)	28	0.085%	16	0.049%
1 (中低)	54	0.165%	32	0.098%
0 (低)	108	0.330%	81	0.247%

ΔL/L 越大越不灵敏。高灵敏度 (3) 适合摩托车/安静环境，低灵敏度 (0) 适合强干扰环境。

⚠ 第 3 档 (sens=14) 信噪比余量仅约 2:1（20°C 温漂 ≈0.1% 感量偏移），仅推荐摩托车/小型车辆检测场景，需确保线圈安装质量。

6.5 输出组合模式 (Fusion Mode)

direction_mode 字段重构：

位段	名称	说明
bit [7:4]	function_mode	功能代码。bit0=RS485 协议选择(0=700BS, 1=Modbus), bit1=光耦功能(0=雷达输入, 1=复位)
bit [3:0]	fusion_mode	输出组合模式 — 仅当光耦配置为"雷达输入"时有效

DLD154Pro 为单路线圈、单刀双掷继电器，仅支持存在输出。继电器输出信号由线圈检测结果与雷达输入（光耦 PB10）按 fusion_mode 组合后驱动。

值	模式	继电器吸合条件	适用场景
0	地感 或 光耦	线圈 OR 雷达	互补冗余，任一触发即吸合
1	人车混行防砸	有车后 coil OR opto，离场 3s 窗口内光耦有效	混合交通流防砸人
2	ETC 模式	有车后 coil OR opto，光耦断开 500ms 防抖才释放	ETC 专用逻辑
3	地感 且 光耦	线圈 AND 雷达	双确认，防地感误触（如行人/拖车）
4	仅地感	线圈有车	纯线圈场景（默认，未接光耦时也用此模式）
5	仅光耦	光耦输入有效（雷达有车）	纯雷达，地感只做背景监控
6	光耦复位	线圈有车（光耦用于远程复位）	需要远程复位功能

模式 1（人车混行防砸）状态机：IDLE（仅线圈检测）→ 线圈有车 → ARMED（线圈||光耦）→ 两者均释放 → WINDOW（3s 防砸窗口，光耦触发即续吸，连续进入持续防砸）→ 3s 超时 → IDLE。

模式 2（ETC）状态机：IDLE（仅线圈检测）→ 线圈有车 → ARMED（线圈||光耦）→ 两者均释放 → DEBOUNCE（500ms 防抖，期间触发即回 ARMED）→ 超时 → IDLE。

注意：当光耦配置为复位功能（function_mode bit1=1）时，fusion_mode 无效，继电器仅由线圈检测结果驱动。模式 6 下光耦输入低电平 ≥400ms 后上升沿触发 SYS_ResetExecute() 芯片全复位。

6.6 实现要点（待编码时参考）

// RS485 方向控制 (PA13)
#define RS485_RE_TX()  GPIOA_SetBits(GPIO_Pin_13)   // 发送
#define RS485_RE_RX()  GPIOA_ResetBits(GPIO_Pin_13)  // 接收

// 32-bit 值拆分为 2 个 Modbus 寄存器（大端序）
// CAPVD = 131196 → reg[0]=0x0002, reg[1]=0x007C
reg[0] = (uint16_t)(capvd >> 16);
reg[1] = (uint16_t)(capvd & 0xFFFF);

// CRC16 查表法：poly=0xA001, init=0xFFFF
// 帧间隔: t3.5 = 3.5 × 11 / baud (秒)
//         @9600  = 4.0ms
//         @19200 = 2.0ms

RS485 半双工时序：发送最后一字节后等待 1 字节时间 再切换 RE 为接收， 避免 RE 过早翻转导致最后一个字节被截断。

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7. 700BS 协议兼容对照

DLD154Pro RS485 同时支持 700BS 协议（g_fm_700bs_disable=0）和 Modbus RTU（g_fm_700bs_disable=1）。 协议选择通过 BLE 小程序切换。参见 docs/rs485-700bs-protocol.md。

700BS 命令	700BS 字段	Modbus 等价	说明
0xFA 查询状态	bit7=有车	DI 0x0000 Car Present	✅
	bit5=线圈故障	DI 0x0001 Loop Fault	✅
0x1B 查询频率	3 字节 Freq	IR 0x0000–01 Freq (32bit)	✅
0x2C 复位	—	HR 0x00FF 写 0x5A5A	✅ V1.2 新增
0x3D 查拨码	DIP1-5	IR 0x000C DIP Virtual	✅ V1.2 新增 (DLD154Pro 无物理拨码，虚拟映射)
0xAA 心跳 Init_B	A1=首次	DI 0x0008 Init Flag	✅ V1.2 新增
0xAA 心跳 Fre_Err	bit0=下限异常	DI 0x0006 Freq Low Fault	✅ V1.2 新增
	bit4=上限异常	DI 0x0007 Freq High Fault	✅ V1.2 新增
0xAA 心跳 主动上报	5s/1s/事件	—	⚠️ Modbus 主从架构不支持 push，上位机周期性轮询 DI+IR 等价

主动上报限制：Modbus RTU 为严格主从协议，从机不能主动发送数据。 700BS 的心跳/事件上报在 Modbus 模式下不可用。需上位机以 >=1s 周期轮询 DI 0x0000–01 并通过边沿检测模拟事件触发。

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8. 版本历史

版本	日期	作者	变更
V1.5	2026-07-30	wangfq	枚举再次重排: 且后移 (0=或,1=混行,2=ETC,3=且,4=仅地感,5=仅光耦,6=复位); 模式号引用同步更新
V1.4	2026-07-29	wangfq	枚举重排: 融合模式值重新分配 (0=或,1=且,2=混行,3=ETC,4=仅地感,5=仅光耦,6=复位); 默认融合模式 0→4(仅地感); 修正所有示例和说明文本
V1.3	2026-07-29	wangfq	修正: 灵敏度档位 3→4 (范围 0–3, 默认 1); MEASUREMENT_BASE 131072→524288; Origin 窗口 100→500; 融合模式 5/6 待定义→已实现+状态机; 命令示例数值对齐实际硬件; 700BS 标注为已完成; 版本号 FW 3.00→3.01
V1.2	2026-07-22	wangfq	700BS 兼容: +DI Freq Low/High Fault, +DI Init Flag, +IR DIP Virtual, +HR Device Reset(0x00FF), +HR Init Flag Clear(0x00FE); +§7 700BS 兼容对照表
V1.1	2026-07-22	wangfq	修正: CAPVD/Origin/Variation 扩展为 32-bit (×2 寄存器); Output Mode 删除脉冲模式(仅存在输出); 新增 Fusion Mode(输出组合模式 0-6); direction_mode 字段重构说明
V1.0	2026-07-22	wangfq	初版草案