freemodbus移植、實例及其測試方法

Modbus簡介

參考：Modbus​協議​深入​講解 https://www.ni.com/zh-cn/innovations/white-papers/14/the-modbus-protocol-in-depth.html

http://www.sohu.com/a/230628953_315598

官方文檔：http://www.modbus.org/docs/Modbus_Application_Protocol_V1_1b3.pdf

Modbus協議包括ASCII、RTU、TCP等，並沒有規定物理層。此協議定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。標准的Modicon控制器使用RS232C實現串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協議規定了消息、數據的結構、命令和就答的方式，數據通訊采用Maser/Slave方式，Master端發出數據請求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發送數據到Master端以響應請求；Master端也可以直接發消息修改Slave端的數據，實現雙向讀寫。

其通信協議理解也比較簡單，其幀結構如下

地址碼 + 功能碼 + 數據區 + 錯誤校驗

常用功能碼

最常使用的讀寫功能碼如下;

01   讀取單個/多個線圈狀態（類似DO：數字輸出）

02   讀取單個/多個離散輸入（類似DI：數字輸入）

03   讀取單個/多個保存寄存器

04   讀取單個/多個輸入寄存器（類似AI：模擬輸入）

05   寫單個線圈狀態

06   寫單個保存寄存器

15   寫多個線圈

16   寫多個保存寄存器

 

 

FreeModbus簡析

FreeMODBUS 提供了RTU/ASCII 傳輸模式及TCP協議支持。

FreeModbus協議對硬件的需求非常少——基本上任何具有串行接口，並且有一些能夠容納modbus數據幀的RAM的微控制器都足夠了。 

現支持如下功能碼：

• Read Input Register (0x04)
• Read Holding Registers (0x03)
• Write Single Register (0x06)
• Write Multiple Registers (0x10)
• Read/Write Multiple Registers (0x17)
• Read Coils (0x01)
• Write Single Coil (0x05)
• Write Multiple Coils (0x0F)
• Read Discrete Inputs (0x02)
• Report Slave ID (0x11)

FreeModbus源碼解析

參考：https://blog.csdn.net/u014748120/article/details/80313215

 

待續。。。 

 

 

 

Modbus通信實現

本文測試主機為 arm-linux，可以使用 libmodbus 靜態庫實現modbus通信，為追求可移植性，本文主要使用 freemodbus 來實現。

1. libmodbus使用

ubuntu系統使用libmodbus可以使用以下命令安裝

sudo apt-get install libmodbus-dev
# 或者
sudo apt-get install libmodbus5

使用文檔參考：https://libmodbus.org/documentation/

庫參考手冊：https://libmodbus.org/docs/v3.1.4/

移植到arm的話則需下載源碼進行交叉編譯  http://libmodbus.org/releases/libmodbus-3.1.4.tar.gz

解壓安裝

tar -xzvf libmodbus-3.1.4.tar.gz
cd libmodbus-3.1.4
# 新建安裝文件夾
mkdir -p install
chmod 777 install
./configure --prefix=$(pwd)/install --host=arm-linux --enable-static ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes CC=arm-fsl-linux-gnueabi-gcc
make
make install

在我的應用程序工程里面新建一個 libmodbus 文件夾，將上面安裝 install目錄下的 include和lib文件夾拷貝過來

我的工程總體結構如下所示

在 mys_src 里面添加 modbus 主機測試程序 modbus_test.c

makefile編寫如下所示：

#編譯配置,使能為1
CONFIG_MODBUS_BUILD = 1

#當前路徑
CUR_DIR := $(shell pwd)

#libmodbus目錄
LIBMODBUS_DIR := $(CUR_DIR)/../libmodbus

# 頭文件路徑
INCLUDE :=
INCLUDE += -I$(CUR_DIR)/../include/
ifeq ($(CONFIG_MODBUS_BUILD), 1)
INCLUDE += -I$(LIBMODBUS_DIR)/include/modbus/
endif

#C編譯器的選項
CFLAGS :=
CFLAGS += -g -Wall
CFLAGS += -std=gnu99
CFLAGS += $(INCLUDE)


#庫文件參數
LDFLAGS :=
#libmodbus共享庫鏈接
#LDFLAGS += -L$(LIBMODBUS_DIR)/lib
#libmodbus靜態庫鏈接
ifeq ($(CONFIG_MODBUS_BUILD), 1)
LDFLAGS += $(LIBMODBUS_DIR)/lib/libmodbus.a
endif


SRCS += modbus_test.c
OBJS += modbus_test.o
BINS += modbus_test


all:$(OBJS) $(BINS) 

$(OBJS):%.o:%.c
    $(CC) -c $(CFLAGS) $^ -o $(OBJ_DIR)/$@

$(BINS):$(OBJS)
    $(CC) -o $(BIN_DIR)/$@ $(OBJ_DIR)/$^ $(LDFLAGS)

modbus_test.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <modbus.h>

#define MODBUS_DEV_NAME    "/dev/ttymxc3"    ///< 串口設備

int main(void)
{
    modbus_t *ctx =NULL;

    // 以串口的方式創建libmobus實例,並設置參數
    ctx = modbus_new_rtu(MODBUS_DEV_NAME, 115200, 'N', 8, 1);
    if (ctx == NULL)                //使用UART4,對應的設備描述符為ttymxc3
    {
        fprintf(stderr, "Unable to allocate libmodbus contex\n");
        return -1;
    }
    // 使用RS485時需考慮設置串口模式、RTS引腳等
//    modbus_rtu_set_serial_mode(MODBUS_RTU_RS485);    //設置串口模式

    modbus_set_debug(ctx, 1);      //設置1可看到調試信息
    modbus_set_slave(ctx, 1);      //設置slave ID

    if (modbus_connect(ctx) == -1) //等待連接設備
    {
        fprintf(stderr, "Connection failed:%s\n", modbus_strerror(errno));
        return -1;
    }

    int i,rc;
    uint16_t tab_reg[64] = {0}; //定義存放數據的數組
    while (1)
    {
        printf("\n----------------\n");
        //讀取保持寄存器的值，可讀取多個連續輸入保持寄存器
        rc = modbus_read_registers(ctx, 0, 10, tab_reg);
        if (rc == -1)
        {
            fprintf(stderr,"%s\n", modbus_strerror(errno));
            return -1;
        }
        for (i=0; i<10; i++)
        {
            printf("reg[%d] = %d(0x%x)\n", i, tab_reg[i], tab_reg[i]);
        }

        usleep(5000000);
    }
    modbus_close(ctx);  //關閉modbus連接
    modbus_free(ctx);   //釋放modbus資源，使用完libmodbus需要釋放掉

    return 0;
}

編譯之后可通過nfs掛載進行測試

modbus從機模擬

Modbus slave測試工具可以用來做modbus從機設備，從而實現arm控制板通過串口與PC端模擬的modbus從機進行通信測試。

Modbus slave下載地址：https://www.modbustools.com/download/ModbusSlaveSetup64Bit.exe

然后設置 setup->slave definition   從機ID、設置為保存寄存器，10條

同時我們也給寄存器設置一些值

開發板運行測試程序后，成功讀取modbus從機寄存器值

 

 

 2.freemodbus在linux上的使用

待續。。。