本文介绍: 因为modbus通信协议基于主从模式的,每个从机都有一个唯一从机地址主机通过从机地址来访问不同的从机。因此,一个modbus实例只能连接一个从机ID,如果需要连接多个从机,需要创建多个modbus实例。在一般工业场景使用modbus RTU的场景还是更多一些,modbus RTU基于串行协议进行收发数据,包括RS232/485等工业总线协议。注意:编译不要忘了链接库、查看网络是否能用,查看slave端协议是否正确查看slave是否对应寄存器类型查看slave id是否一致。
一、与Modbus TCP的区别

在一般工业场景使用modbus RTU的场景还是更多一些,modbus RTU基于串行协议进行收发数据,包括RS232/485等工业总线协议。

modbus TCP不同的是RTU没有报文头MBAP字段,但是在尾部增加了两个CRC检验字节(CRC16),因为网络协议自带校验,所以在TCP协议中不需要使用CRC校验码。

RTU和TCP的总体使用方法基本一致,只是在创建modbus对象时有所不同,TCP需要传入网络socket信息;而RTU需要传入串口相关信息

二、Modbus RTU特点

Modbus RTU也是主从问答协议,由主机发起,一问一答

Modbus RTU通过串口进行通信

设置串口参数

设置串口参数时要求:

波特率为9600

8位数据位

1位停止位

无流控

三、Modbus RTU协议格式

ModbusRTU数据包含:地址码 功能码 数据 校验

地址码:一个字节 从机ID

功能码:一个字节 同TCP(八种)

数据:起始地址 数量  数据

校验码:2个字节,对 地址码+功能码+数据进行校验可以通过函数自动生成

四、报文详解

03功能码为例

主机—》从机:

01 03 00 00 00 01 84 0a

01:地址码

03:功能

00 00 :起始地址

00 01:读的数量

84 0a :校验

从机–》主机:

01 03 02 00 14 b8 44

01:地址码

03:功能

02:字节计数(只计算数据的个数

00 14:数据

b8 44:校验码 

参考示例

值得收藏 Modbus RTU 协议详解-CSDN博客

五、模拟器使用

由于实际硬件产品成本较高,我们这里可以使用Modbus软件模拟器,进行数模拟从而分析Modbus协议。

使用工具

1. ModbusPoll(模拟主机)和ModbusSlave(模拟从机)

2. vspd虚拟串口

3. UartAssist串口调试工具

设置串口参数要求:波特率为9600   8位数据位  1位停止位 无流控  无校验

虚拟串口的使用:

  1. 压缩包解压后,双击vspd.exe文件进行安装

2.安装完成后,找到安装目录,将Cracked下的文件复制软件安装目录

  1. 打开软件添加COM1COM2端口(用完之后记得删除端口

4.添加端口后,打开设备管理器这里出现如下图所示即可

二、虚拟机绑定端口

  1.  将虚拟机系统关机(必须是关机状态,挂起不行)状态下,点击虚拟机->设置->硬件->添加串行端口,添加COM1
  2. 添加完成后,第一次使用需要将电脑重启
  3. 重启之后,打开虚拟机点击虚拟机->移动设备->串行端口->连接
  4. 当连接上虚拟串口后,在终端输入dmesg | grep tty可以查看到对应的设备文件,其中默认的会有ttyS0文件,剩下的就是虚拟串口对应的设备文件

1.Windows打开串口调试工具选择好串口COM2->COM1,设置对应的波特率

2. 在虚拟机运行minicom

在虚拟机安装minicom软件

sudo aptget install minicom

终端执行sudo minicom -s

1)选择seriaport setup,回车

2)设置设备文件,波特率,关闭流控,按如下图设置文件改成自己

dmesg | grep tty 查看文件名

3)修改完成后,回车,保存修改选择save setup adfl,敲回车,再次选择exit回车

4)退出后就可以windows下的串口调试工具进行通信测试

5)也可以在这个界面输入字符查看串口助手显示情况。

6)退出ctrl+AZ,在弹出的界面里输入X即可退出

四、将Modbus Slave模拟器作为RTU设备的从机

虚拟机绑定COM1端口,slave连接COM2端口,虚拟机通过编程测试串口通信

Modbus Slave端的配置如下

五、可能会遇到的问题

1. 虚拟串口完成主机与vmware下虚拟机进行串口通信

虚拟串口完成主机与vmware下虚拟机进行串口通信_xcom2v2.0怎么用-CSDN博客

2. VSPD虚拟串口工具——从此告别硬件串口调试

『实用教程』VSPD虚拟串口工具——从此告别硬件串口调试_虚拟串口vspd-CSDN博客

3. vmware虚拟机检测不到vspd虚拟串口问题

vmware虚拟机检测不到vspd虚拟串口问题_vmware虚拟机 串口 vspd-CSDN博客

练习代码完成通过串口读取slave端

串口初始化校验获取函数一起编译管理员身份执行命令

六、Modbus库

  1. 安装
    1. 安装配置

1. linux解压压缩

tar –xvf libmodbus-3.1.7.tar.gz

2. 进入源码目录创建文件夹(存放头文件、库文件)

cd libmodbus-3.1.7

mkdir install 

3. 执行脚本configure,进行安装配置指定安装目录

./configure —prefix=$PWD/install

4. 执行makemake install

make//编译

make install//安装

执行完成后会在install文件夹下生产对应的头文件、库文件件夹install用于存放产生的头文件、库文件等

    1. 库的使用

要想编译方便,可以头文件和库文件放到系统路径

sudo  cp install/include/modbus/*.h  /usr/include 

sudo  cp install/lib/*  –r /lib -d

后期编译时,可以直接gcc xx.c -lmodbus

头文件默认搜索路径:/usr/include  、/usr/local/include

库文件默认搜索路径:/lib、/usr/lib

  1. 函数接口
  1. 以TCP方式创建Modbus实例,并初始化

modbus_t*   modbus_new_tcp(const char *ipint port)
功能:以TCP方式创建Modbus实例,并初始化
参数
    ip   :ip地址
    port端口号
返回值:成功:Modbus实例
      失败:NULL

  1. 设置从机ID

int modbus_set_slave(modbus_t *ctxint slave)
功能:设置从机ID
参数
    ctx   :Modbus实例
    slave:从机ID
返回值:成功:0
       失败:-1

  1. 和从机(slave)建立连接

一个modbus实例只能链接一个从机:根据提供的引用内容一个modbus实例只能连接一个从机ID。因为modbus通信协议是基于主从模式的,每个从机都有一个唯一的从机地址,主机通过从机地址来访问不同的从机。因此,一个modbus实例只能连接一个从机ID,如果需要连接多个从机,需要创建多个modbus实例。

int   modbus_connect(modbus_t *ctx)
功能:和从机(slave)建立连接
参数
    ctx:Modbus实例
返回值:成功:0
       失败:-1

  1. 释放Modbus实例

void   modbus_free(modbus_t *ctx)
功能:释放Modbus实例
参数:ctx:Modbus实例

  1. 关闭接字

void   modbus_close(modbus_t *ctx)
功能:关闭套接字
参数:ctx:Modbus实例

  1. 读取线圈状态,可读取多个连续线圈的状态(对应功能码为0x01)

int modbus_read_bits(modbus_t *ctx, int addrint nb, uint8_t *dest)
功能:读取线圈状态,可读取多个连续线圈的状态(对应功能码为0x01)
参数:
    ctx   :Modbus实例
    addr :寄存器起始地址
    nb    :寄存器个数
    dest :得到的状态值

7)读取输入状态,可读取多个连续输入的状态(对应功能码为0x02

int  modbus_read_input_bits(modbus_t *ctx, inaddrint nb, uint8_t *dest)
功能:读取输入状态,可读取多个连续输入的状态(对应功能码为0x02)
参数:
    ctx   :Modbus实例
    addr :寄存器起始地址
    nb   :寄存器个数
    dest :得到的状态值
返回值:成功:返回nb的值

  1. 读取保持寄存器的值,可读取多个连续保持寄存器的值(对应功能码为0x03

int  modbus_read_registers(modbus_t *ctx, inaddrint nb, uint16_t *dest)
功能:读取保持寄存器的值,可读取多个连续保持寄存器的值(对应功能码为0x03)
参数:
    ctx   :Modbus实例
    addr :寄存器起始地址
    nb    :寄存器个数
    dest :得到的寄存器的值
返回值:成功:读到寄存器个数
       失败:-1

  1. 读输入寄存器的值,可读取多个连续输入寄存器的值(对应功能码为0x04

int   modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)
功能:读输入寄存器的值,可读取多个连续输入寄存器的值(对应功能码为0x04)
参数:
    ctx   :Modbus实例
    addr :寄存器起始地址
    nb    :寄存器个数
    dest :得到的寄存器的值
返回值:成功:读到寄存器的个数
       失败:-1

  1. 写入单个线圈的状态(对应功能码为0x05

int  modbus_write_bit(modbus_t *ctx, int addr, int status);
功能:写入单个线圈的状态(对应功能码为0x05)
参数:
    ctx     :Modbus实例
    addr  :线圈地址
    status:线圈状态
返回值:成功:0
      失败:-1

  1. 写入多个连续线圈的状态(对应功能码为15

int  modbus_write_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint8_t *src);
功能:写入多个连续线圈的状态(对应功能码为15)
参数:
    ctx     :Modbus实例
    addr  :线圈地址
    nb     :线圈个数
    src    :多个线圈状态
返回值:成功:0
      失败:-1

  1. 写入单个寄存器(对应功能码为0x06

int  modbus_write_register(modbus_t *ctx, int addr, int value);
功能:  写入单个寄存器(对应功能码为0x06)
参数: 
    ctx    :Modbus实例
    addr  :寄存器地址
    value :寄存器的值 
返回值:成功:0
       失败:-1

12)写入多个连续寄存器(对应功能码为16

int  modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src);
功能:写入多个连续寄存器(对应功能码为16
参数:
    ctx    :Modbus实例
    addr  :寄存器地址
    nb     :寄存器的个数
    src    :多个寄存器的值 
返回值:成功:0
      失败:-1

  1. 编程流程
  1. 创建实例 modbus_new_tcp
  2. 设置从机id modbus_set_slave
  3. 建立连接 modbus_connect
  4. 寄存器操作
  5. 关闭套接字 modbus_close
  6. 释放实例 modbus_free
  1. 练习

通过函数实现03功能码采集数据

注意:编译不要忘了链接库、查看网络是否能用,查看slave端协议是否正确,查看slave端是否有对应的寄存器类型,查看slave id是否一致

gcc modbus.c -lmodbus

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <modbus.h>
int main(int argcchar const *argv[])
{
    int ret;
    uint16_t buf[32];
    // 1.创建实例 modbus_new_tcp,端口号字符型转整型
    modbus_t* md = modbus_new_tcp(argv[1],atoi(argv[2]));
    // 2.设置从机id modbus_set_slave
    ret = modbus_set_slave(md, 1);
    if (ret < 0)
    {
        printf("set errn");
    }
    // 3.建立连接 modbus_connect
    ret = modbus_connect(md);
    if (ret < 0)
    {
        printf("connect err.n");
    }
    // 4.寄存器操作
    //从0开始读十个寄存器值
    ret = modbus_read_registers(md, 0, 10, buf);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%#x ", buf[i]);
    }
    // 5.关闭套接字 modbus_close,先关闭套接字,再释放实例
    modbus_close(md);   
    // 6.释放实例 modbus_free
    modbus_free(md);
    return 0;
}

1.任务编程实现采集传感器数据和控制硬件设备(传感器硬件通过slave模拟)

传感器:2个,光线传感器、加速度传感器(xyz)

硬件设备:2个,led灯、蜂鸣器

要求:

1.多任务编程多线程

2.循环1s采集一次数据,并将数据打印终端

3.同时从终端输入指令控制硬件设备

0  1 :led灯打开

0  0:led关闭

1  1:蜂鸣器

1 0 :  蜂鸣器关

原文地址:https://blog.csdn.net/m0_74937538/article/details/134585177

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任

如若转载,请注明出处:http://www.7code.cn/show_18771.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系代码007邮箱suwngjj01@126.com进行投诉反馈,一经查实,立即删除

发表回复

您的邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注