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简介：一套基于STM8S单片机与SHT30温湿度传感器、采用MODBUS RTU协议与外部设备通信的完整IAR工程源码，适用于工业环境监测、物联网终端及嵌入式温湿度采集场景。资源共82个文件，以33个.h头文件和32个.c源文件为主体，涵盖I²C驱动、SHT30读取、UART1通信、MODBUS寄存器映射及CRC校验等模块；另含IAR工程配置（.ewp/.ewd/.eww）、编译烧录脚本（.bat）、调试日志（.log）和STM8S标准外设库手册（.chm），整体3.81MB，目录结构清晰，从底层驱动到协议应答均有对应文件可查。目前已有407人学习。包内不仅提供可编译的STM8S固件工程，还体现了V2.01版本对通信效率和稳定性的优化思路，开发者可直接导入IAR Embedded Workbench for STM8进行二次开发，或参照源码理解SHT30时序控制、MODBUS从站实现与异常处理，适合作为学习8位MCU与工业总线通信的参考范例。

1. 从“能读温湿度”到“能进工业总线”——这个基础工程踩过的坎

一个环境监测节点要接入现有SCADA或PLC系统，最省事的做法是给上位机暴露MODBUS RTU寄存器，而不是让用户去解析自定义帧。这个WSD_04_V2工程正是这么做的：STM8S003F3做主控，SHT30通过I2C采集温湿度，UART1接RS485收发器，对外走MODBUS协议。很多人以为8位机上跑MODBUS就是调个串口库的事，实际动手才会碰到几个典型问题：SHT30的CRC校验位处理不当会读回跳变的湿度值，MODBUS的寄存器高低字节顺序和上位机预期不一致会导致数据差一大截，I2C时钟在STM8S上用硬件外设还容易受中断干扰。这篇直接把这个工程从启动文件到协议栈拆开讲，适合正在做传感器节点接入总线、或者想把现有裸机程序加上标准工业协议的开发者参考。

2. 工程骨架拆解：IAR目录结构、启动流程与软I2C引脚分配

2.1 拿到源码先看什么

压缩包解压后，第一眼是ReCloseProject.ewp和ReCloseProject.ewd，这是IAR for STM8的工程文件，分别对应编译配置和调试配置。ReCloseProject.cspy.bat是命令行调试脚本，如果IAR版本对不上打不开GUI，可以直接用这个批处理启动cspy。真正的业务代码集中在Main.c、Define.c、bsp_sht3x.c、bsp_i2c_gpio.c、UART1.c和stm8s_it.c，其余是ST官方标准外设库和芯片头文件。

这个工程最有参考价值的不是功能多复杂，而是它的外设分工非常干净。bsp_i2c_gpio.c负责用GPIO模拟I2C时序，bsp_sht3x.c负责SHT30的命令交互，UART1.c负责MODBUS帧的物理收发，Main.c只做调度。实际项目里如果要把整个协议栈换成自定义格式，只需要改UART1.c的解析部分，传感器驱动可以原封不动。

2.1.1 文件职责速查

2.2 上电初始化顺序

stm8s_it.c里的main入口做完时钟配置后，进入外设初始化。STM8S003F3默认时钟源是HSI（高速内部RC），频率16MHz，工程里一般直接拿这个做系统时钟。注意这只芯片没有外部晶振引脚，别按STM32的习惯去找HSE相关代码。

以下是一般工程实际使用的初始化序列，各外设之间有关联顺序：

void System_Init(void) { CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1); // 16MHz GPIO_ConfigPorts(); // 配置所有GPIO方向 I2C_SoftInit(); // 拉高SDA/SCL UART1_Init(9600, UART1_WORDLENGTH_08D, UART1_STOPBITS_1); EnableInterrupts(); // 开全局中断 SHT30_Init(); // 发送软复位命令0x30 0xA2 }

这里UART1_Init的波特率是9600，MODBUS RTU默认常用的是9600和19200。如果现场总线速率要求更高，改这一处参数就行，但要注意后续CRC的超时时间窗也要跟着波特率缩放。SHT30_Init里发软复位命令是为了清掉传感器上电后的不确定状态，这一步不做，第一次读取可能拿到全0xFF。

2.2.1 软I2C引脚分配（以普通GPIO为例）

常见做法是把PB4和PB5分别映射为SDA和SCL，这两个引脚在STM8S003F3上支持开漏输出，配合外接4.7kΩ上拉电阻到3.3V就能稳定跑100kHz标准I2C时序。工程里bsp_i2c_gpio.h的宏定义允许直接改引脚：

#define I2C_SDA_PORT GPIOB #define I2C_SDA_PIN GPIO_PIN_4 #define I2C_SCL_PORT GPIOB #define I2C_SCL_PIN GPIO_PIN_5

用GPIO模拟I2C而不是用片上I2C外设，原因很简单：STM8S003F3的I2C外设在从机模式下的时序要求苛刻，而且在主频不高时容易和中断产生竞争。软I2C把时序控制权完全握在手里，虽然多占CPU，但在这个低采样率的温湿度场景里完全够用。引脚还可以随意改到任意GPIO，布线方便很多。如果后续要接多个I2C设备，或者采样频率要求超过10Hz，再考虑切回硬件I2C也不迟。

3. SHT30采集链路：I2C时序、CRC校验与温湿度换算

3.1 SHT30的I2C协议细节

SHT30从机地址是0x44（ADDR引脚接低电平）或0x45（接高电平）。工程里如果SHT30_ADDR宏定义的是0x44，说明硬件上将ADDR直接接地。测量命令用得最多的是0x2C 0x06，对应高重复性、时钟拉伸使能，每秒最多可以触发10次测量，完全满足环境监测的刷新需求。

有个关键点：SHT30返回的数据是6字节，格式是温度MSB、温度LSB、温度CRC、湿度MSB、湿度LSB、湿度CRC。CRC多项式是x^8 + x^5 + x^4 + 1，初始值为0xFF。不校验CRC直接算温湿度，大概率会在湿度读数上看到偶发跳变——别省这一步。

3.2 测量命令发送与数据读取

bsp_sht3x.c中，测量过程分两次I2C操作：先发命令，然后以重复起始条件读取数据。部分工程师习惯发送命令后切换为读模式，这在实际工程里容易因为Tsetup时间不够而丢第一字节数据。稳妥的流程是：

uint8_t SHT30_ReadTempHum(int16_t *temp, uint16_t *humi) { uint8_t buf[6]; uint8_t cmd[2] = {0x2C, 0x06}; I2C_Start(); I2C_WriteByte((SHT30_ADDR << 1) | 0); // 写方向 if (I2C_CheckACK() != 0) { I2C_Stop(); return 1; } I2C_WriteByte(cmd[0]); I2C_WriteByte(cmd[1]); I2C_Stop(); // 等待测量完成，高重复性典型耗时4.5ms DelayMs(10); I2C_Start(); I2C_WriteByte((SHT30_ADDR << 1) | 1); // 读方向 for (int i = 0; i < 6; i++) { buf[i] = I2C_ReadByte(i == 5); // 最后一个字节发NACK } I2C_Stop(); if (CRC8(buf, 2) != buf[2] || CRC8(&buf[3], 2) != buf[5]) { return 2; // CRC错误 } *temp = (int16_t)(((buf[0] << 8) | buf[1]) & 0xFFFC); *humi = (uint16_t)(((buf[3] << 8) | buf[4]) & 0xFFFC); return 0; }

这段代码里I2C_ReadByte(1)表示最后一字节要回复非应答，I2C协议规定读方在最后一个字节必须发NACK，否则传感器会认为主机还要继续读而拉低SDA，导致总线释放不了。另外& 0xFFFC的作用是屏蔽最低2位，SHT30数据手册明确说明这2位恒为0，保留它们会引入噪声。

CRC8的查表实现不多展开了，网上标准表直接抄就行。注意CRC8(buf, 2)只对前两字节做校验，参数不能写6，否则会把湿度数据也卷进来，校验必挂。

3.3 温湿度换算公式

拿到原始16位数据后，要转换成物理量。SHT30的线性公式是：

温度 = -45 + 175 * (原始值 / 65535) 湿度 = 100 * (原始值 / 65535)

浮点运算在STM8S上比较贵，提升运行效能的常见做法是先把原始值除以10，再转成定点数放到MODBUS寄存器里。例如，温度原始值raw_t为0x6A8A（即27306），算出实际温度27.06℃，工程里存储的寄存器值是2706，上位机拿到后除以100就是最终温度。这样整型运算快，而且避免在8位机上频繁触发软件浮点库。

4. MODBUS RTU从站：寄存器映射、CRC16与串口状态机

4.1 寄存器地址规划

MODBUS保持寄存器按惯例从40001开始编号，但在协议帧里地址是从0x0000开始的。工程里Define.c给出的映射关系决定了上位机看到的数据布局，一般会这样分配：

4.1.1 数据结构体设计

typedef struct { uint16_t temperature; // 单位0.01℃ uint16_t humidity; // 单位0.01% uint16_t status; uint16_t version; } ModbusRegs_t;

需要特别提醒的是：MODBUS协议规定多字节数据大端在前（高字节先发）。温度值2706在帧里要发0x0A 0x92，而不是0x92 0x0A。如果总是出现上位机读到的数据乘256再加上另一个字节才对得上，就是字节序反了。

4.2 CRC16-MODBUS计算

MODBUS RTU的CRC是多项式0xA001的查表实现。收到帧后对从地址开始的整帧做CRC计算，算出的16位CRC与帧尾两字节比对。帧尾是低字节在前，这是新人最容易搞反的地方。下面这个函数是完整验证帧的核心：

uint16_t MODBUS_CRC16(uint8_t *data, uint16_t len) { uint16_t crc = 0xFFFF; while (len--) { crc ^= *data++; for (int i = 0; i < 8; i++) { if (crc & 0x0001) { crc = (crc >> 1) ^ 0xA001; } else { crc >>= 1; } } } return crc; }

整个计算过程里最重要的参数是多项式0xA001，这是MODBUS专用反向多项式，其他协议如CRC16-CCITT用的多项式不一样，不能通用。调用时传入的len必须是从站地址到数据末尾的完整长度，不包括CRC本身等两个字节。

4.3 主轮询状态机

协议栈核心在UART1.c，主循环不断检查串口有没有收到完整帧。MODBUS RTU用帧间隔来定界，标准是3.5个字符时间，9600波特率下大约是4ms。工程里用定时器中断累加判断超时，每收到一个字节就清零定时器，超过4ms没新字节就当作帧结束。

MODBUS_State_t MODBUS_Poll(void) { if (frameComplete == 0) return MODBUS_IDLE; // 校验地址是否匹配 if (rxBuffer[0] != SLAVE_ADDR) { frameComplete = 0; return MODBUS_ADDR_ERR; } // 校验CRC uint16_t crcCalc = MODBUS_CRC16(rxBuffer, rxLen - 2); uint16_t crcRecv = (rxBuffer[rxLen - 1] << 8) | rxBuffer[rxLen - 2]; if (crcCalc != crcRecv) { frameComplete = 0; return MODBUS_CRC_ERR; } switch (rxBuffer[1]) { case 0x03: // 读保持寄存器 MODBUS_HandleReadRegisters(); break; case 0x06: // 写单寄存器 MODBUS_HandleWriteSingleRegister(); break; default: MODBUS_SendException(0x01); // 非法功能码 } frameComplete = 0; return MODBUS_OK; }

注意crcRecv的拼接顺序是rxBuffer[rxLen-1] << 8 | rxBuffer[rxLen-2]，因为帧尾CRC低字节在前。如果写反了，所有帧都会报CRC错。这个状态机只用了一个全局frameComplete标志，中断只负责填缓冲区，主循环做解析，结构简单，在裸机上不容易死锁。

4.3.1 读寄存器响应帧构造

MODBUS_HandleReadRegisters里先判断寄存器数量和起始地址合法性，响应帧格式是地址、功能码、字节数、数据、CRC。比如上位机读地址0x0000往后的2个寄存器，响应帧就是：

01 03 04 0A 92 07 6E 34 D6

拆开看：01从站地址，03功能码，04表示后面有4字节数据，0A 92是温度2706，07 6E是湿度1902（19.02%），最后34 D6是CRC。如果看到上位机能请求但一直报超时，检查响应帧字节数是不是比实际少，MODBUS调试工具对长度非常敏感。

5. 下载烧录常见错误与MODBUS Poll实测验证

5.1 IAR编译与烧录配置

用IAR for STM8打开ReCloseProject.ewp后，首先要确认工程选项里芯片型号是STM8S003F3。如果打开工程直接提示fatal error[lms001]: license check failed，这是许可证未激活或版本不匹配，需要打开IAR License Manager重新配置许可证，确认Host ID和许可证绑定的机器一致。

烧录时在Project > Options > Debugger里选择ST-LINK，Download标签页勾选Use flash loader。STM8S003F3的Flash是8KB，这个工程编译出来大约4KB，空间充裕。下载前先执行一次Project > Clean，有时候烧录后程序不跑是因为旧的调试信息和新代码错位。

5.2 用MODBUS Poll端到端验证

MODBUS Poll是调试从站最顺手的工具。工程下载后，USB转485接上STM8S板的A/B线，打开MODBUS Poll做如下设置：

Setup > Connection Serial Port: COM3（实际串口号） Baud Rate: 9600 Data Bits: 8 Parity: None Stop Bits: 1 Mode: RTU

连接后Setup > Read/Write Definition里设置从站地址为1，功能码选03，起始地址填0，读取数量填4。轮询周期设1000ms，对应每秒读一次温湿度。如果读到额定值，用手握住传感器，温度寄存器数值应该缓慢上升；对着传感器哈气，湿度寄存器的变化会非常灵敏。

5.3 常见异常定位

5.4 顺手提高一下通信健壮性

如果在实测中发现偶发CRC错误，可以在stm8s_it.c接收中断里加一个简单的过滤条件：只把地址字段等于本机地址的帧放进缓冲区，其他直接丢弃。不推荐在裸机上上完整状态机队列，8位机SRAM太小，效果有限。另外，如果MODBUS Poll评估版到期不能保存配置，可以改用命令行方式启动，modpoll.exe -m rtu -a 1 -r 0 -c 4 -t 4:hex COM3 9600一句就能发起同样的读取，自动化测试脚本里更好用。

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