一、Modbus 协议
Modbus簇主要有三种协议：Modbus-RTU、Modbus-ASCII、Modbus-TCP
工控行业通常的设备组网看，三者应用的范围如下：
image.png
三者模型区别如下：
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如上图所示，串行传输的物理层是RS-485或RS-232，数据链路层是Modbus的串行传输协议；Modbus TCP传输的1、2、3、4层实现和日常所见的以太网、因特网一样，Modbus默认采用的TCP端口号是502。
三者报文格式的区别如下：
image.png
RTU相比较ASCII具备更紧凑的报文流，传输效率更高，目前MODBUS-ASCII已经应用较少。
Modbus的操作对象有4种：线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器。
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常用功能码如下：
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二、安装移植libmodbus
libmodbus安装编译见：
https://www.cnblogs.com/bliss-/p/12376424.html
三、libmodbus API
1 .初始化
/*
以TCP的方式创建libmobus实例
char *ip：连接的IP地址
int port: 连接的IP端口
*/
modbus_t *modbus_new_tcp(const char *ip, int port);
/*
以串口的方式创建libmobus实例
onst char *device：连接的串口号，类似是这样'\\\\.\\COM10'
int baud: 波特率
char parity：奇偶校验
int data_bit：数据位
int stop_bit：停止位
*/
modbus_t *modbus_new_rtu(const char *device, int baud, char parity, int data_bit, int stop_bit);
/*
释放libmodbus实例，使用完libmodbus需要释放掉
modbus_t *ctx：libmodbus实例
*/
void modbus_free(modbus_t *ctx);
2.读取
/*
读取线圈状态，可读取多个连续线圈的状态
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr: 线圈地址
int nb：读取线圈的个数
uint8_t *dest: 传出的状态值
*/
int modbus_read_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest);
/*
读取输入状态，可读取多个连续输入的状态
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr：输入地址
int nb：读取输入的个数
uint8_t *dest：传出的状态值
*/
int modbus_read_input_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest);
/*
读取输入寄存器的值，可读取多个连续输入输入寄存器
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr：输入地址
int nb：读取输入寄存器的个数
uint8_t *dest：传出的寄存器值
*/
int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest);
/*
读取保持寄存器的值，可读取多个连续输入保持寄存器
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr：输入地址
int nb：读取保持寄存器的个数
uint8_t *dest：传出的寄存器值
*/
int modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest);
3.写入
/*
写入单个线圈的状态
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr：线圈地址
int status：线圈状态
*/
int modbus_write_bit(modbus_t *ctx, int addr, int status);
/*
写入多个连续线圈的状态
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr：线圈地址
int nb：线圈个数
const uint8_t *src：多个线圈状态
*/
int modbus_write_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint8_t *src);
/*
写入单个寄存器
modbus_t *ctx：Modbus实例
int addr：寄存器地址
int value：寄存器的值
*/
int modbus_write_register(modbus_t *ctx, int addr, int value);
/*
写入多个连续寄存器
int addr：寄存器地址
int nb：寄存器的个数
const uint16_t *src：多个寄存器的值
*/
int modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src);
四、主从站通信流程
image.png
五、RTU 测试程序
modbus_rtu.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include "modbus/modbus.h"
int main()
{
modbus_t *mb;
uint8_t tab_coil[10] = {0};
uint8_t tab_input_coil[10] = {0};
uint16_t tab_reg[10] = {0};
uint16_t tab_input_reg[10] = {0};
int i;
int coils,input_coils,regs,input_regs;
//打开端口
mb = modbus_new_rtu("/dev/ttymxc2",9600,'N',8,1);
//设置从地址 为1
modbus_set_slave(mb,1);
//建立链接
modbus_connect(mb);
int num = 0;//读取次数
while (1)
{
memset(tab_coil,0,10*1);
memset(tab_input_coil,0,10*1);
memset(tab_reg,0,10*2);
memset(tab_input_reg,0,10*2);
//读取线圈状态 //寄存器地址、数量、数据缓存
coils = modbus_read_bits(mb,100,1,tab_coil);
usleep(100);
//读取输入线圈状态 //寄存器地址、数量、数据缓存
input_coils = modbus_read_input_bits(mb,200,1,tab_input_coil);
usleep(100);
//读取保持寄存器 //寄存器地址、数量、数据缓存
regs = modbus_read_registers(mb,100,5,tab_reg);
usleep(100);
//读取输入寄存器 //寄存器地址、数量、数据缓存
input_regs = modbus_read_input_registers(mb,100,6,tab_input_reg);
//写线圈状态 1
modbus_write_bit(mb,100,1);
printf("----------------------------------------------------\n");
/*线圈数据*/
printf("[%4d][read coils num = %d]",num,coils);
for(i=0;i<1;i++)
{
printf("<%#x>",tab_coil[i]);
}
printf("\n");
/*输入线圈数据*/
printf("[%4d][read input coils num = %d]",num,input_coils);
for(i=0;i<1;i++)
{
printf("<%#x>",tab_input_coil[i]);
}
printf("\n");
/*保持寄存器数据*/
printf("[%4d][read registers num = %d]",num,regs);
for(i=0;i<5;i++)
{
printf("<%#x>",tab_reg[i]);
}
printf("\n");
/*输入寄存器数据*/
printf("[%4d][read input registers num = %d]",num,input_regs);
num++;
for(i=0;i<6;i++)
{
printf("<%#x>",tab_input_reg[i]);
}
printf("\n");
printf("----------------------------------------------------\n");
sleep(1);
//写线圈状态 0
modbus_write_bit(mb,100,0);
}
//关闭modbus端口
modbus_close(mb);
//释放modbus资源
modbus_free(mb);
return 0;
}
程序流程图
image.png
六、报文分析
1.读多个保持寄存器（功能码：03）
主站请求：01 03 00 64 00 05 c4 16
01从地址
03功能码：读多个保持寄存器
00 64寄存器起始地址：100
00 05 寄存器个数：5 （16bit，若为32bit则算2个）
c4 16 CRC校验码
从站响应：01 03 0a 00 00 00 01 04 9f 00 00 2a f8 bf 0c
01从地址
03功能码：读多个寄存器
0a数据大小：10byte
00 00
00 01
04 9f
00 00 2a f8 b
bf 0c CRC校验码
对应测试数据
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