思維導圖
Modbus RTU（先學一點理論）
概念
與Modbus TCP區別
與modbus TCP不同的是RTU沒有報文頭MBAP字段，但是在尾部增加了兩個CRC檢驗字節（CRC16），因為網絡協議中自帶校驗，所以在TCP協議中不需要使用CRC校驗碼。
RTU和TCP的總體使用方法基本一致，只是在創建modbus對象時有所不同，TCP需要傳入網絡socket信息；而RTU需要傳入串口相關信息。
特點
1.遵循主從問答的通信方式
2.采用串口的方式進行通信
設置串口參數時要求：（了解，后續還會用）
波特率為9600（波特率是指每秒鐘傳輸的比特數）
8位數據位 （數據位是指每個字符中包含的比特數）
1位停止位 （停止位是指在每個字符傳輸結束后添加的比特數）
無流控 （流控是指在數據傳輸過程中控制數據流量的一種機制，無流控表示在該設置下沒有額外的控制機制來控制數據流量）
modbus rtu協議格式
地址碼 功能碼 數據 校驗碼
地址碼（1字節）：從機ID
功能碼（1字節）：和modbus tcp一樣（01 02 03 04 05 06 0f 10H）
數據：起始地址、地址、數量、數據、字節計數；和modbus tcp一樣。
校驗碼（2字節）：對地址碼、功能碼、數據進行校驗，由函數生成，循環冗余校驗 (低字節在前)
其實modbus rtu協議的格式和modbus tcp是很像，就是把tcp的MBAP報文頭去掉，只保留了一個字節的主機ID，最后結尾加上了兩個字節的校驗碼。（校驗碼沒有實際意義，是函數生成的不用管）
?以01發送的數據格式為例，可以看到數據位是一樣的，上圖就是tcp和rtu協議格式的區別。數據接收也是和tcp一樣的，所以就不再講了。
modbus 庫
官方文檔：libmodbus
1庫的安裝
第一步和第二步都要運行，第一步是為了安裝配置，第二步是為了讓你使用這個庫更方便，把它放在你的C語言庫里。?????
1.1庫的安裝配置（共四步）
通過網盤分享的文件：sqlite-autoconf-3460000.tar.gz
鏈接: https://pan.baidu.com/s/1ro8-xbsFitDSEEK6mSYzwQ?pwd=3521 提取碼: 3521（直接復制命令，別手打，按順序）
1. (先下載壓縮包，CtrlC+V復制到虛擬機任意路徑下)在linux中解壓壓縮包
tar -xvf libmodbus-3.1.7.tar.gz
2. 進入源碼目錄
cd libmodbus-3.1.7
3.創建文件夾(存放頭文件、庫文件)
mkdir install
4.執行腳本configure，進行安裝配置（指定安裝目錄）
./configure --prefix=$PWD/install
5. 執行make
make????????????????????????//編譯
6.執行make install
make install????????????????//安裝
執行完成后會在install文件夾下生產對應的頭文件、庫文件件夾install，用于存放產生的頭文件、庫文件等
1.2.庫的使用
要想編譯方便，可以將頭文件和庫文件放到系統路徑下（直接復制命令，別手打，按順序）
sudo cp include/modbus/*.h /usr/include
sudo cp lib/* -r /lib -d
后期編譯時，可以直接gcc xx.c -lmodbus（和編譯有關線程代碼一樣）
頭文件默認搜索路徑：/usr/include 、/usr/local/include（之前文章庫里的內容）
庫文件默認搜索路徑：/lib、/usr/lib
2.函數接口
在上面的官方文檔里包含所有的函數接口，以下是常用的modbus tcp函數接口，上個文章嘗試自己寫函數，這里就是使用這些別人寫好的庫函數（更方便）。
modbus_t* modbus_new_tcp(const char *ip, int port)
功能：以TCP方式創建Modbus實例，并初始化
參數：ip ：ip地址
? ? ? ? ? ?port：端口號
返回值：成功：Modbus實例
失敗：NULL
int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)
功能：設置從機ID
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?slave：從機ID
返回值：成功：0
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_connect(modbus_t *ctx)
功能：和從機（slave）建立連接
參數：ctx：Modbus實例
返回值：成功：0
???????????????失敗：-1
void modbus_free(modbus_t *ctx)
功能：釋放Modbus實例
參數：ctx：Modbus實例
void modbus_close(modbus_t *ctx)
功能：關閉套接字
參數：ctx：Modbus實例
int modbus_read_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest)
功能：讀取線圈狀態，可讀取多個連續線圈的狀態（對應功能碼為0x01）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：寄存器起始地址
? ? ? ? ? ?nb ：寄存器個數
? ? ???????dest ：得到的狀態值
返回值：成功：讀到的數量
???????????????失敗：-1
int modbus_read_input_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest)
功能：讀取輸入狀態，可讀取多個連續輸入的狀態（對應功能碼為0x02）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：寄存器起始地址
???????????nb ：寄存器個數
???????????dest ：得到的狀態值
返回值：成功：返回nb的值
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)
功能：讀取保持寄存器的值，可讀取多個連續保持寄存器的值（對應功能碼為0x03）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：寄存器起始地址
? ? ? ? ? ?nb ：寄存器個數
? ? ? ? ? ?dest ：得到的寄存器的值
返回值：成功：讀到寄存器的個數
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)
功能：讀輸入寄存器的值，可讀取多個連續輸入寄存器的值（對應功能碼為0x04）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：寄存器起始地址
? ? ? ? ? ?nb ：寄存器個數
? ? ? ? ? ?dest ：得到的寄存器的值
返回值：成功：讀到寄存器的個數
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_write_bit(modbus_t *ctx, int addr, int status);
功能：寫入單個線圈的狀態（對應功能碼為0x05）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：線圈地址
? ? ? ? ? ?status：線圈狀態
返回值：成功：1
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_write_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint8_t *src);
功能：寫入多個連續線圈的狀態（對應功能碼為15）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：線圈地址
? ? ? ? ? ?nb ：線圈個數
? ? ? ? ? ?src ：多個線圈狀態
返回值：成功：寫入的數量
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_write_register(modbus_t *ctx, int addr, int value);
功能： 寫入單個寄存器（對應功能碼為0x06）
參數： ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ? addr ：寄存器地址
? ? ? ? ? ? value ：寄存器的值
返回值：成功：1
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
int modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src);
功能：寫入多個連續寄存器（對應功能碼為16）
參數：ctx ：Modbus實例
? ? ? ? ? ?addr ：寄存器地址
? ? ? ? ? ?nb ：寄存器的個數
? ? ? ? ? ?src ：多個寄存器的值
返回值：成功：寫入的數量
? ? ? ? ? ? ? ?失敗：-1
有關讀取浮點的就不全舉例了，感興趣可以去查看官方文檔
float modbus_get_float_dcba(const uint16_t *src)
功能：讀取浮點類型的數據
參數：src：讀到數據的存放數組
返回值：轉換后的浮點類型
編程
從上往下寫就可以連接到Modbus Slave，ip要寫主機的IP地址，不要寫成虛擬機的IP地址。，你要是在虛擬機運行的Modbus Slave，那就可以寫虛擬機地址。
編程步驟
1.創建實例
2.設置從機ID
3.建立連接
4.寄存器操作（按需選擇）
5.關閉套接字
6.釋放實例
編程實現
1.基礎步驟實現：
#include <modbus.h>
#include <stdio.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char ip[128] = {"192.168.50.224"}; //IPint port = 502; //端口號int slave = 1; //從機地址int addr = 0x0000; //寄存器地址int nb = 0x0002; //寄存器數uint16_t dest[12] = {0}; //接收數組// 創建實例// IP與端口號可作為命令行傳參modbus_t *modbus = modbus_new_tcp(ip, port);if (modbus == NULL){perror("err\n");return -1;}//設置從機IDmodbus_set_slave(modbus, slave); //建立連接int con = modbus_connect(modbus);if (con == -1){perror("con:\n");return -1;}//寄存器操作int read = modbus_read_registers(modbus, addr, nb, dest);if (read == -1){perror("read:\n");return -1;}for (int i = 0; i < read; i++){printf("%d ", dest[i]);}putchar(10);//關閉套接字modbus_close(modbus);//釋放實例modbus_free(modbus);return 0;
}
2.數據采集小項目：
編程實現采集傳感器數據和控制硬件設備（傳感器和硬件通過slave模擬）
傳感器：2個，光線傳感器、加速度傳感器（x\y\z）
硬件設備：2個，led燈、蜂鳴器
要求：
1.多任務編程：建議多線程
2.循環1s采集一次數據，并將數據打印至終端
3.同時從終端輸入指令控制硬件設備
????????0 1：led燈打開
????????0 0：led燈關閉
????????1 1：蜂鳴器開
????????1 0：蜂鳴器關
#include <stdio.h>
#include <modbus.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>void *handler1(void *arg){ //內不含阻塞，相當于后臺運行uint8_t dest1[32] = {0};uint16_t dest2[32] = {0};modbus_t *modbusid = (modbus_t *)arg;int size = 0;while(1){ //讀取線圈狀態size = modbus_read_bits(modbusid,0,2,dest1);if(size == -1){ //容錯判斷perror("modbus_read_registers err");break;}printf("ＬＥＤ：%02x 蜂鳴器：%02x\n",dest1[0],dest1[1]);//查詢寄存器數值size = modbus_read_registers(modbusid,0,2,dest2);if(size == -1){ //容錯判斷perror("modbus_read_registers err");break;}printf("溫度傳感器：%02x 加速度傳感器：%02x\n",dest2[0],dest2[1]);sleep(5); //5秒打印一次}
}void *handler2(void *arg){ //用于執行寫操作，需要輸入指令modbus_t *modbusid = (modbus_t *)arg;int addr,nb,status;int a = 0; //標志操作05,06while(1){scanf("%d",&a); //選擇操作if(a == 5){ //操作單個線圈scanf("%d %d",&addr,&status);modbus_write_bit(modbusid,addr,status);}else if(a == 6){ //操作單個寄存器scanf("%d %d",&addr,&nb);modbus_write_register(modbusid,addr,nb);}if(a == -1)break;}
}int main(int argc, const char *argv[])
{//創建實例modbus_t *modbusid = modbus_new_tcp("192.168.43.148",502);if(modbusid == NULL){perror("modbus_new_tcp err");return -1;}//設置從機IDint slave = 1;if(modbus_set_slave(modbusid,slave) == -1){perror("modbus_set_slave err");return -1;}//建立連接if(modbus_connect(modbusid) == -1){perror("modbus_connect err");return -1;}//寄存器操作pthread_t ptid1;pthread_create(&ptid1,NULL,handler1,modbusid); //創建第一個線程pthread_detach(ptid1);pthread_t ptid2;pthread_create(&ptid2,NULL,handler2,modbusid); //創建第二個線程pthread_join(ptid2,NULL);//關閉套接字modbus_close(modbusid);//釋放實例modbus_free(modbusid);return 0;
}五秒打印一次，終端還可以輸入命令取改變寄存器和線圈值
?
