diff --git a/src/main.cpp b/src/main.cpp index ce115a3..4c99d83 100644 --- a/src/main.cpp +++ b/src/main.cpp @@ -1,28 +1,30 @@ -#include -#include -#include -#include +#include // Einbindung der Arduino-Bibliothek für grundlegende Funktionen +#include // Bibliothek für die I2C-Kommunikation +#include // Modbus-Bibliothek für die Kommunikation als Slave +#include // Bibliothek für den SHT2x-Sensor (Temperatur & Luftfeuchtigkeit) // Statische Definition von Modbus-ID und Baudrate -#define SLAVE_ID 8 -#define SERIAL_BAUDRATERS485 9600 -#define SERIAL_PORTRS485 Serial +#define SLAVE_ID 8 // Modbus-Slave-Adresse (ID) +#define SERIAL_BAUDRATERS485 9600 // Baudrate für die serielle RS485-Kommunikation +#define SERIAL_PORTRS485 Serial // Serielle Schnittstelle für RS485 // RS485-Konfiguration -#define RS485_CTRL_PIN 8 -#define OutPutPin 9 +#define RS485_CTRL_PIN 8 // Steuer-Pin für den RS485-Bus (Richtungskontrolle) +#define OutPutPin 9 // Pin für digitalen Ausgang -// Register Arrays für Modbus -uint8_t ReadCoilRegister[] = {0, 1, 2}; -uint8_t output_pins[] = {0,1}; -uint8_t ReadInputRegister[] = {0,1,2,3,4,5,6,7}; +// Register-Arrays für Modbus +uint8_t ReadCoilRegister[] = {0, 1, 2}; // Coil-Register für digitale Werte (Lesen) +uint8_t output_pins[] = {0, 1}; // Liste der digitalen Ausgänge +uint8_t ReadInputRegister[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}; // Input-Register für analoge Werte (Lesen) +// Größen der Register-Arrays berechnen uint8_t ReadCoilRegister_size = sizeof(ReadCoilRegister) / sizeof(ReadCoilRegister[0]); uint8_t output_pins_size = sizeof(output_pins) / sizeof(output_pins[0]); uint8_t ReadInputRegister_size = sizeof(ReadInputRegister) / sizeof(ReadInputRegister[0]); -int ValueInputOne = 0; +int ValueInputOne = 0; // Variable zur Speicherung eines Eingabewertes +// Modbus-Objekt initialisieren, abhängig von der RS485-Steuerleitung #ifdef RS485_CTRL_PIN Modbus slave(SERIAL_PORTRS485, SLAVE_ID, RS485_CTRL_PIN); #else @@ -31,102 +33,112 @@ Modbus slave(SERIAL_PORTRS485, SLAVE_ID); // Funktion zur Steuerung der digitalen Ausgänge über Modbus uint8_t writeDigitalOut(uint8_t fc, uint16_t address, uint16_t length) { + // Prüfen, ob die Adresse und Länge innerhalb des gültigen Bereichs liegen if (address > output_pins_size || (address + length) > output_pins_size) { - return STATUS_ILLEGAL_DATA_ADDRESS; + return STATUS_ILLEGAL_DATA_ADDRESS; // Fehlercode zurückgeben } + // Durchlaufen der angegebenen Register-Adressen for (uint16_t i = 0; i < length; i++) { + // Lesen des Coil-Werts aus dem Modbus-Puffer und entsprechend den Ausgang setzen if (slave.readCoilFromBuffer(i) == 1) { - digitalWrite(OutPutPin, HIGH); + digitalWrite(OutPutPin, HIGH); // Ausgang einschalten } else { - digitalWrite(OutPutPin, LOW); + digitalWrite(OutPutPin, LOW); // Ausgang ausschalten } } - return STATUS_OK; + return STATUS_OK; // Erfolgreiche Verarbeitung } -// Funktion zum Lesen von Coil-Register-Werten +// Funktion zum Lesen von Coil-Register-Werten (Digitale Eingänge) uint8_t fReadCoilRegister(uint8_t fc, uint16_t address, uint16_t length) { + // Prüfen, ob die Adresse und Länge innerhalb des gültigen Bereichs liegen if (address > ReadCoilRegister_size || (address + length) > ReadCoilRegister_size) { - return STATUS_ILLEGAL_DATA_ADDRESS; + return STATUS_ILLEGAL_DATA_ADDRESS; // Fehlercode zurückgeben } + // Durchlaufen der Register-Adressen und Werte setzen for (uint16_t i = 0; i < length; i++) { if (i == 0) { - slave.writeCoilToBuffer(i, digitalRead(OutPutPin)); + slave.writeCoilToBuffer(i, digitalRead(OutPutPin)); // Wert des digitalen Ausgangs zurückgeben } else if (i == 1) { - slave.writeCoilToBuffer(i, 0); + slave.writeCoilToBuffer(i, 0); // Platzhalterwert } else if (i == 2) { - slave.writeCoilToBuffer(i, 1); + slave.writeCoilToBuffer(i, 1); // Platzhalterwert } } - return STATUS_OK; + return STATUS_OK; // Erfolgreiche Verarbeitung } -// Funktion zum Lesen von Input-Register-Werten +// Funktion zum Lesen von Input-Register-Werten (Analoge Werte) uint8_t fReadInputRegister(uint8_t fc, uint16_t address, uint16_t length) { + // Prüfen, ob die Adresse und Länge innerhalb des gültigen Bereichs liegen if (address > ReadInputRegister_size || (address + length) > ReadInputRegister_size) { - return STATUS_ILLEGAL_DATA_ADDRESS; + return STATUS_ILLEGAL_DATA_ADDRESS; // Fehlercode zurückgeben } for (uint16_t i = 0; i < length; i++) { - float temperatur = 21.21; // Dummy-Wert für Temperatur - float humidity = 55.55; // Dummy-Wert für Luftfeuchtigkeit + // Dummy-Werte für Temperatur und Luftfeuchtigkeit + float temperatur = 21.21; + float humidity = 55.55; switch (i) { case 0: - slave.writeRegisterToBuffer(i, millis() / 1000); // Zeit in Sekunden + slave.writeRegisterToBuffer(i, millis() / 1000); // Laufzeit des Systems in Sekunden break; case 1: - slave.writeRegisterToBuffer(i, SERIAL_BAUDRATERS485); // Baudrate + slave.writeRegisterToBuffer(i, SERIAL_BAUDRATERS485); // Baudrate des Modbus break; case 2: slave.writeRegisterToBuffer(i, SLAVE_ID); // Slave-ID break; - case 3: { - slave.writeRegisterToBuffer(i, static_cast(temperatur * 100)); + case 3: + slave.writeRegisterToBuffer(i, static_cast(temperatur * 100)); // Temperatur in 1/100 °C break; - } - case 4: { - slave.writeRegisterToBuffer(i, static_cast(humidity * 100)); + case 4: + slave.writeRegisterToBuffer(i, static_cast(humidity * 100)); // Luftfeuchtigkeit in 1/100 % break; - } - case 5: { - const double UG = 8314.3; // J/(kmol*K), universelle Gaskonstante - const double mw = 18.016; // kg/kmol, Molekulargewicht des Wasserdampfes - const double K = 273.15; // Konstante für Kelvin-Umrechnung - const double tp = 6.1078; // hPa, Triplettpunkt von Wasser - double absolutHumidity = (100000 * mw / UG * humidity / 100 * tp * pow(10, ((7.5 * temperatur) / (239 + temperatur))) / (temperatur + K)) * 100; - slave.writeRegisterToBuffer(i, static_cast(absolutHumidity)); + case 5: { + // Berechnung der absoluten Luftfeuchtigkeit + const double UG = 8314.3; // J/(kmol*K), universelle Gaskonstante + const double mw = 18.016; // kg/kmol, Molekulargewicht von Wasserdampf + const double K = 273.15; // Konstante für Kelvin-Umrechnung + const double tp = 6.1078; // hPa, Triplettpunkt von Wasser + + double absolutHumidity = (100000 * mw / UG * humidity / 100 * tp * + pow(10, ((7.5 * temperatur) / (239 + temperatur))) / + (temperatur + K)) * 100; + slave.writeRegisterToBuffer(i, static_cast(absolutHumidity)); // Absolute Feuchtigkeit schreiben break; } case 6: - slave.writeRegisterToBuffer(i, 5); // Platzhalter für Helligkeitswert + slave.writeRegisterToBuffer(i, 5); // Platzhalterwert für Helligkeitssensor break; case 7: - slave.writeRegisterToBuffer(i, digitalRead(OutPutPin)); // Zustand des Ausgangs + slave.writeRegisterToBuffer(i, digitalRead(OutPutPin)); // Status des digitalen Ausgangs break; } } - return STATUS_OK; + return STATUS_OK; // Erfolgreiche Verarbeitung } void setup() { - pinMode(RS485_CTRL_PIN, OUTPUT); - digitalWrite(RS485_CTRL_PIN, LOW); // RS485-Empfang aktivieren + pinMode(RS485_CTRL_PIN, OUTPUT); // RS485-Steuerpin als Ausgang setzen + digitalWrite(RS485_CTRL_PIN, LOW); // RS485 auf Empfangsmodus setzen - SERIAL_PORTRS485.begin(SERIAL_BAUDRATERS485); - slave.begin(SERIAL_BAUDRATERS485); + SERIAL_PORTRS485.begin(SERIAL_BAUDRATERS485); // Serielle Kommunikation starten + slave.begin(SERIAL_BAUDRATERS485); // Modbus initialisieren - // Modbus-Handler registrieren + // Modbus-Callback-Funktionen registrieren slave.cbVector[CB_WRITE_COILS] = writeDigitalOut; slave.cbVector[CB_READ_DISCRETE_INPUTS] = fReadCoilRegister; slave.cbVector[CB_READ_INPUT_REGISTERS] = fReadInputRegister; - pinMode(OutPutPin, OUTPUT); - digitalWrite(OutPutPin, LOW); + pinMode(OutPutPin, OUTPUT); // Digitalen Ausgangspin als Ausgang setzen + digitalWrite(OutPutPin, LOW); // Ausgang auf LOW setzen (Standardzustand) } void loop() { - slave.poll(); // Verarbeitet ankommende Modbus-Anfragen + slave.poll(); // Modbus-Anfragen verarbeiten } +