一、Modbus通信協議簡介
1. Modbus協議
Modbus 是一個請求/應答協議，並且提供功能碼規定的服務。Modbu協議是 OSI 模型第 7 層上的應用層報文傳輸協議。
MODBUS協議支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485和以太網設備。
Modbus 協議定義了一個與基礎通信層無關的簡單協議數據單元（PDU）。特定總線或網絡上的 Modbus 協議映射能夠在應用數據單元（ADU）上引入一些附加域。
Modbus的數據包格式為：
2. 串行Modbus協議
在物理層，Modbus 串行鏈路系統可以使用不同的物理接口(RS485、RS232)。支持RS485兩線制與四線制接口，當只需要短距離的點到點通信時，RS232 串行接口也可以使用。
串行通信棧對應與OSI七層協議的關系：
2.1 Modbus主站/從站協議
Modbus 串行鏈路協議是一個主-從協議。 在同一時刻，只有一個主節點連接於總線，一個或多個子節點 (最大編號為 247 ) 連接於同一個串行總線。子節點之間從不會互相通信。
主節點有兩種方式與子節點發出請求：
（1） 單播模式 ：點對點發送，主節點發送請求，子節點回應。
（2） 廣播模式 ：廣播發送，主節點發送，子節點不回應。
Modbus串行鏈路PDU構成如下：
二、 Modbus（ 串行）開源庫代碼學習
1. Modbus主節點與子節點的狀態
1.1主節點狀態
1.2 子節點狀態
2. Modbus協議源代碼簡介
2.1 關於modbus中的常見兩種寄存器區別
保持寄存器：指可以通過通信命令讀或者寫的寄存器；通常是一些功能控制寄存器或者輸出寄存器等。不同的設計中，有些保持寄存器是掉電保持；有些則不然。
輸入寄存器：指只能讀不能寫的寄存器，通常是狀態寄存器或者是輸入結果寄存器等。
線圈寄存器，可以類比為開關量，每一個bit都對應一個信號的開關狀態。所以一個byte就可以同時控制8路的信號。
離散輸入寄存器：相當於線圈寄存器的只讀模式，每個bit表示一個開關量，而他的開關量只能讀取輸入的開關信號，無法寫入。
2.2 Modbus開源庫常用配置接口
1）modbus_t* modbus_new_rtu(const char *device,
int baud, char parity, int data_bit,
int stop_bit)
modbus_new_rtu函數用於生成Modbus的句柄，在本函數中可以設置通
信協議中的波特率、校驗位、數據長度以及停止位，其返回值為通過設置后生成的句柄，用於在讀寫數據時使用，每個句柄可以執行一個modbus指令。如果這些配置參數有誤，就會返回一個空指針。
2）static int _modbus_rtu_connect(modbus_t *ctx)
本函數主要功能是將通信串口設置為rtu模式。
3）int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)
本函數設置本句柄的從機號。
2.3 Modbus主機通信常用接口
1）int modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src)
本函數為將數組中的數據寫入到遠端設備（從機）的寄存器中，寫入的地址位addr，長度為nb個寄存器。
2）int modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)
本函數將遠端設備（從機）保持寄存器中的數據復制到數組dest中。
3）int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb,
uint16_t *dest)
本函數讀取遠端設備（從機）地址為addr輸入寄存器中的數據，數據長度為nb。
2.4 Modbus從機通信主要接口
1）int _modbus_receive_msg(modbus_t *ctx, uint8_t *msg, msg_type_t msg_type)
本函數可以用於處理來自主機的請求，返回接受到的字符的數量，如果成功，則返回uint8_t數組中的消息（即主機發送的命令），否則返回-1。
2）int modbus_reply(modbus_t *ctx, const uint8_t *req,
int req_length, modbus_mapping_t *mb_mapping)
本函數負責在接受到請求后，分析請求並生成響應消息，並且發送到主機。如果請求屬性為廣播，那么不發送響應消息。
三、 調試問題分享
在調試中，從機的Server進程會經常出現崩潰，最后發現在Server經常每次處理配置變更時，都會重新new出新的modbus句柄，但卻不釋放原有句柄，這種處理會導致多次修改Modbus通信配置時，從機Server進程崩潰。
解決方案：在程序中判斷，當modbus句柄已經存在時，此時更新配置后，不再new出新的句柄，而是調用接口 modbus_close()， modbus_free()釋放句柄中的配置，然后用更新后的配置重新設置句柄參數。