Modbus 寄存器映射：现场主站与维护从站

双角色设计

STM32F103 同时扮演两个独立的 Modbus 角色，使用两个不同的 USART 外设：

角色	USART	波特率	总线	方向控制	用途
主站	USART2	38400	RS-485	PD7 (MAX485 DE/RE)	轮询 PT100、称重、继电器模块
从站	USART3	115200	RS-485	PA5 (DE/RE)	暴露寄存器给 G780s / 远程维护

主站侧（USART2）

使用 nanoMODBUS 库作为传输层。半双工 485 方向切换内联处理：发送前设置 TX 模式，等待 TC（发送完成，20ms 超时避免阻塞看门狗），然后切回 RX 模式。每次接收前清除 ORE/NE/FE 错误标志并排空 FIFO（最多 256 次迭代），防止帧粘连。

从站侧（USART3）

RXNE 中断驱动接收，数据存入 256 字节环形缓冲区。帧检测依赖 RTU 静默间隔：当 g_last_rx_tick 停止更新超过 10ms（MODBUS_SLAVE_FRAME_TIMEOUT_MS），设置 g_frame_ready 标志。

支持功能码：FC03（读保持寄存器）、FC04（读输入寄存器）、FC05（写单个线圈）、FC06（写单个寄存器）。未知功能码返回异常码 0x01。

缓冲区溢出处理：RX 缓冲区满时设置 g_rx_corrupted，帧完成时丢弃损坏帧而非误解析。

总线序列化

所有主站总线事务通过 RT-Thread 优先级继承互斥锁保护：

// BusService.c
rt_mutex_t bus_mutex = rt_mutex_create("bus", RT_IPC_FLAG_PRIO);

每个传感器驱动在操作总线前调用 BusService_Lock(timeout=1000ms)，操作完成后调用 BusService_Unlock()，确保完整的 Modbus 请求/响应事务不被其他线程打断。

线程架构

线程	优先级	周期	职责
`maint`	6	10ms	按键处理、云端继电器命令、G780s_Process()、JSON 命令、升级确认、LED、IWDG
`sensor`	8	20ms	轮询 PT100 → 称重 → 继电器 DO → 继电器 DI（各间隔 30ms 重试延迟）、更新流量计、DI 去抖、推送数据到从站寄存器

现场数据寄存器区（0x0000 ~ 0x0015）

寄存器存储在 static uint16_t g_registers[91] 中，共 91 个寄存器，地址 0x0000 ~ 0x005A。

地址	名称	R/W	说明
0x0000	REG_PUSH_SEQ	R	遥测推送序列号，每轮递增
0x0001	REG_PT100_CH1	R	PT100 通道 1 温度 ×10（int16，单位 0.1°C）
0x0002	REG_PT100_CH2	R	PT100 通道 2
0x0003	REG_PT100_CH3	R	PT100 通道 3
0x0004	REG_PT100_CH4	R	PT100 通道 4
0x0005~0x000C	REG_WEIGHT_CH1~CH4	R	称重通道 1~4，每通道 32 位大端序（H/L 寄存器对），未使用通道 = -1（0xFFFFFFFF）
0x000D	REG_FLOW_RATE	R	瞬时流量 ×100
0x000E~0x000F	REG_FLOW_TOTAL	R	累计流量，32 位（H/L）×1000
0x0010	REG_RELAY_CTRL	R/W	继电器翻转命令（1~16 = 翻转对应通道，0 = 全关）
0x0011	REG_RELAY_DO	R	继电器输出状态位图（bit0~~bit15 = CH1~~CH16）
0x0012	REG_RELAY_DI	R	继电器数字输入状态位图
0x0013	REG_SYSTEM_STATUS	R	状态位：bit0=PT100 正常、bit1=称重正常、bit2=继电器正常、bit3=自动模式
0x0014	REG_RELAY_BITS	R	继电器输出状态位图（镜像 relay_do）
0x0015	REG_RELAY_CMD_BITS	R/W	继电器命令位图（按位直接控制）

状态位图在 App_UpdateSlaveData 中组装：

status_raw = (pt100_ok  ? 0x01u : 0u) |
             (weight_ok ? 0x02u : 0u) |
             (relay_ok  ? 0x04u : 0u) |
             ((control_mode == G780S_MODE_AUTO) ? 0x08u : 0u);

远程配置寄存器区（0x0020 ~ 0x0028）

地址	名称	R/W	说明	有效范围
0x0020	REG_CFG_SENSOR_PERIOD_MS	R/W	传感器轮询周期	200~60000 ms
0x0021	REG_CFG_FLOW_SAMPLE_MS	R/W	流量计采样周期	100~10000 ms
0x0022	REG_CFG_DI_DEBOUNCE_MS	R/W	DI 去抖时间	10~5000 ms
0x0023	REG_CFG_TEMP_THRESHOLD_X10	R/W	温度变化阈值 ×10	1~500
0x0024~0x0025	REG_CFG_PPL_X100	R/W	每升脉冲数 ×100，32 位（H/L）	100~10000000
0x0026~0x0027	REG_CFG_HZ_PER_LPM_X100	R/W	每 LPM 的 Hz 数 ×100，32 位（H/L）	—
0x0028	REG_CFG_CONTROL_MODE	R/W	0=手动，1=自动	0 或 1

配置写入是暂存式的：写入寄存器仅更新 g_staged_config，不会立即生效或持久化到 Flash。生效流程：

向 0x0030 写入 0xA55A 解锁维护窗口
写入目标配置寄存器
向 0x0031 写入 0x0001（应用/保存）

维护控制寄存器区（0x0030 ~ 0x0037）

地址	名称	R/W	说明
0x0030	REG_MAINT_UNLOCK	W	写入 0xA55A 打开 30 秒维护窗口
0x0031	REG_MAINT_COMMAND	W	命令触发：0x0001=应用/保存、0x0002=丢弃、0x0003=恢复默认、0x0004=清除错误、0x0005=进入 Bootloader 升级
0x0032	REG_MAINT_STATUS	R	状态位图：bit0=已解锁、bit1=暂存有变更、bit2=配置已加载、bit3=保存成功、bit4=错误
0x0033	REG_MAINT_LAST_ERROR	R	最后错误码（0~17）
0x0034	REG_MAINT_CFG_VERSION	R	配置结构体版本（0x0001）
0x0035~0x0036	REG_MAINT_CFG_SEQUENCE	R	当前配置序列号，32 位（H/L）
0x0037	REG_MAINT_UNLOCK_REMAIN_S	R	剩余维护窗口时间（秒）

维护窗口超时 30 秒后自动关闭，所有暂存配置被丢弃。

诊断寄存器区（0x0038 ~ 0x005A）

地址	名称	说明
0x0038	REG_DIAG_FW_VERSION	固件版本（0x0100 = v1.0.0）
0x0039	REG_DIAG_PROTOCOL_VERSION	协议版本（0x0100）
0x003A~0x003C	编译日期/时间	年、月/日、时/分打包
0x003D~0x003E	REG_DIAG_UPTIME	系统运行时间（秒），32 位
0x003F~0x0040	REG_DIAG_POWER_ON_COUNT	上电次数，32 位
0x0041	REG_DIAG_RESET_REASON	1=上电、2=NRST 引脚、3=软件、4=IWDG、5=WWDG、6=低功耗
0x0042~0x0043	最后非法写入	地址和值
0x0044	最后配置来源	1=默认、2=Flash、3=远程保存、4=恢复默认
0x0045~0x0048	UART 错误计数器	CRC 错误、总 UART 错误（各 32 位，H/L）
0x0049	最后命令结果	最近维护命令的错误码
0x004A	最后非法读地址	最近被拒绝的读地址
0x004B~0x004E	最后保存快照	保存时的运行时间和序列号
0x004F~0x0051	升级状态	来源、状态、上次 OTA 错误
0x0052~0x0059	UART RX 错误计数器	ORE、FE、NE、RX 溢出（各 16 位，H/L）
0x005A	REG_DIAG_RUNNING_SLOT	0=未知、1=A、2=B

所有诊断寄存器在每次 G780s_Process() 调用时通过 G780s_UpdateMaintenanceRegisters() 刷新。

传感器驱动详解

PT100 温度传感器

从站地址：0x01
功能码：FC04（读输入寄存器）
驱动文件：BSP/Temperature.c
4 通道，每通道返回值 ×10（单位 0.1°C）

称重传感器

从站地址：0x03
功能码：FC03（读保持寄存器）/ FC06（写单个寄存器）
驱动文件：BSP/Weight.c
4 通道，每通道 32 位有符号整数（克），未使用通道返回 -1

流量计

驱动文件：BSP/Flowmeter.c
使用 TIM2 外部脉冲计数器，软件采样
通过脉冲频率计算瞬时流量，脉冲累计计算总流量
配置参数：每升脉冲数（PPL）、每 LPM 的 Hz 数

继电器模块

从站地址：0x02
16 通道，线圈地址 0x0000~0x000F
功能码：FC01（读线圈）、FC05（写单个线圈）、FC06（写单个寄存器）
驱动文件：BSP/Relay.c

三种控制范式：

单线圈翻转（Relay_ToggleOutput）：读取当前状态 → 反转 → 写入，整个操作在单次总线锁内完成，保证原子性
位图命令（Relay_SetOutputMask）：FC06 写入寄存器 0x0035，一次性设置 16 位输出掩码
位图读取（Relay_ReadAllCoils）：FC01 读取 16 个线圈，返回 2 字节打包位图