1. MODBUS簡(jiǎn)介

MODBUS是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，用于在通過不同類型的總線或網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備之間的客戶機(jī)/服務(wù)器通信。Modbus比其他通信協(xié)議使用的更廣泛的主要原因是因?yàn)樗_發(fā)表并且無版權(quán)要求；而且易于部署和維護(hù)；對(duì)供應(yīng)商來說，修改移動(dòng)本地的比特或字節(jié)沒有很多限制。

1.1 協(xié)議版本與內(nèi)容

Modbus協(xié)議目前存在用于串口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的版本。

大多數(shù)Modbus設(shè)備通信通過串口EIA-485物理層進(jìn)行。對(duì)于串行連接，存在兩個(gè)變種，它們?cè)跀?shù)值數(shù)據(jù)表示不同和協(xié)議細(xì)節(jié)上略有不同。MODBUS模式分為三類，一種模式是RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備)，另一種模式是ASCII（美國(guó)信息交換碼），第三種模式為TCP(運(yùn)行在以太網(wǎng)上的協(xié)議)?！綧odbus RTU】是一種緊湊的，采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)的方式(Modbus協(xié)議上規(guī)定，且默認(rèn)模式必須是RTU，ASCII作為選項(xiàng))，【Modbus ASCII】是一種人類可讀的，冗長(zhǎng)的表示方式。這兩個(gè)變種都使用串行通信（serial communication）方式。對(duì)于通過TCP/IP（例如以太網(wǎng)）的連接，存在多個(gè)【Modbus/TCP】變種，這種方式不需要校驗(yàn)和計(jì)算。對(duì)于所有的這三種通信協(xié)議在數(shù)據(jù)模型和功能調(diào)用上都是相同的，只有封裝方式是不同的。

1.2 通信和設(shè)備

Modbus協(xié)議是一個(gè)master/slave架構(gòu)的協(xié)議。有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是master節(jié)點(diǎn)，其他使用Modbus協(xié)議參與通信的節(jié)點(diǎn)是slave節(jié)點(diǎn)。每一個(gè)slave設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址。在串行和MB+網(wǎng)絡(luò)中，只有被指定為主節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)可以啟動(dòng)一個(gè)命令（在以太網(wǎng)上，任何一個(gè)設(shè)備都能發(fā)送一個(gè)Modbus命令，但是通常也只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)設(shè)備啟動(dòng)指令）。

一個(gè)ModBus命令包含了打算執(zhí)行的設(shè)備的Modbus地址。所有設(shè)備都會(huì)收到命令，但只有指定位置的設(shè)備會(huì)執(zhí)行及回應(yīng)指令（地址0例外，指定地址0的指令是廣播指令，所有收到指令的設(shè)備都會(huì)運(yùn)行，不過不回應(yīng)指令）。所有的Modbus命令包含了檢查碼，以確定到達(dá)的命令沒有被破壞?；镜腗odBus命令能指令一個(gè)RTU改變它的寄存器的某個(gè)值，控制或者讀取一個(gè)I/O端口，以及指揮設(shè)備回送一個(gè)或者多個(gè)其寄存器中的數(shù)據(jù)。

1.3 MODBUS使用要點(diǎn)

通過以上敘述可知，使用Modubs需要時(shí)刻圍繞以下幾點(diǎn)：

l Modbus是主從方式通信,不能同步進(jìn)行通信；

l 主機(jī)不發(fā)送，總線上就沒有數(shù)據(jù)通信；

l 設(shè)備必須要有RTU協(xié)議,這是Modbus協(xié)議上規(guī)定的；

l 基本流程如下

發(fā)送：從機(jī)的地址+功能碼+寄存器的地址+寄存器地址的個(gè)數(shù)+校驗(yàn)碼

回復(fù)：從機(jī)的地址+功能碼+要發(fā)送給主機(jī)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)碼

我司的easyeai-api軟件開源庫將復(fù)雜的報(bào)文格式、收發(fā)操作做了統(tǒng)一的封裝，為客戶提供簡(jiǎn)單便捷的調(diào)用方式實(shí)現(xiàn)Modubs通訊功能。

2. 快速上手

2.1 開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備

如果您初次閱讀此文檔，請(qǐng)閱讀《入門指南/開發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備/Easy-Eai編譯環(huán)境準(zhǔn)備與更新》，并按照其相關(guān)的操作，進(jìn)行編譯環(huán)境的部署。

在PC端Ubuntu系統(tǒng)中執(zhí)行run腳本，進(jìn)入EASY-EAI編譯環(huán)境，具體如下所示。

cd ~/develop_environment ./run.sh 2204

2.2 源碼下載以及例程編譯

在EASY-EAI編譯環(huán)境下創(chuàng)建存放源碼倉庫的管理目錄：

cd /opt mkdir EASY-EAI-Toolkit cd EASY-EAI-Toolkit

通過git工具，在管理目錄內(nèi)克隆遠(yuǎn)程倉庫

git clone https://github.com/EASY-EAI/EASY-EAI-Toolkit-1126B.git

注：

* 此處可能會(huì)因網(wǎng)絡(luò)原因造成卡頓，請(qǐng)耐心等待。

* 如果實(shí)在要在gitHub網(wǎng)頁上下載，也要把整個(gè)倉庫下載下來，不能單獨(dú)下載本實(shí)例對(duì)應(yīng)的目錄。

進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的例程目錄執(zhí)行編譯操作，具體命令如下所示：

cd EASY-EAI-Toolkit-1126B/Demos/netProtocol-modbus/ ./build.sh

注：

* 由于依賴庫部署在板卡上，因此交叉編譯過程中必須保持/mnt掛載。

2.3 例程運(yùn)行

通過串口調(diào)試或ssh調(diào)試，進(jìn)入板卡后臺(tái)，定位到例程部署的位置，如下所示：

cd /userdata/Demo/netProtocol-modbus

運(yùn)行例程命令如下所示：

./test-modbus_tcp_master & ./test-modbus_tcp_slave

2.4 運(yùn)行效果

TCP模式執(zhí)行效果如下所示：

如果需要更換RTU模式可自行修改代碼：

代碼路徑：EASY-EAI-Toolkit-1126B/Demos/netProtocol-modbus/test-modbus_tcp_slave.c

API的詳細(xì)說明，以及API的調(diào)用（本例程源碼），詳細(xì)信息見下方說明。

3. MODBUS庫函數(shù)說明

本章節(jié)介紹EASY EAI的MODBUS庫函數(shù)的使用方法。

3.1 引用方式

EASY EAI api庫位于本倉庫的easyeai-api目錄中。為方便客戶在本地工程中直接調(diào)用我們的EASY EAI api庫，此處列出工程中需要鏈接的庫以及頭文件等，方便用戶直接添加。

API源代碼路徑為EASY-EAI-Toolkit-1126B/easyeai-api/netProtocol/modbus/。用戶可通過源代碼了解接口實(shí)現(xiàn)，甚至可對(duì)源碼進(jìn)行修改。

3.2 創(chuàng)建實(shí)例

以TCP方式創(chuàng)建Modbus實(shí)例，并初始化：

modbus_t* modbus_new_tcp(const char *ip, int port);

具體介紹如下所示。

3.3 設(shè)置從機(jī)ID

設(shè)置從機(jī)ID的函數(shù)原型為：

void modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave);

具體介紹如下所示。

3.4 和從機(jī)進(jìn)行連接

和從機(jī)建立連接的函數(shù)原型為：

void modbus_connect(modbus_t *ctx);

具體介紹如下所示。

3.5 寄存器進(jìn)行操作，功能碼對(duì)應(yīng)函數(shù)

3.5.1 讀取線圈狀態(tài)，可讀取多個(gè)連續(xù)線圈的狀態(tài)（對(duì)應(yīng)功能碼為0x01）

int modbus_read_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest);a

具體介紹如下所示。

3.5.2 讀取輸入狀態(tài)，可讀取多個(gè)連續(xù)輸入的狀態(tài)（對(duì)應(yīng)功能碼為0x02）

int modbus_read_input_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest);

具體介紹如下所示。

3.5.3 讀取保持寄存器的值，可讀取多個(gè)連續(xù)保持寄存器的值（對(duì)應(yīng)功能碼為0x03）

int modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest);

具體介紹如下所示。

3.5.4 讀輸入寄存器的值，可讀取多個(gè)連續(xù)輸入寄存器的值（對(duì)應(yīng)功能碼為0x04）

int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest);

具體介紹如下所示。

3.5.5 寫入單個(gè)線圈的狀態(tài)（對(duì)應(yīng)功能碼為0x05）

int modbus_write_bit(modbus_t *ctx, int addr, int status);

具體介紹如下所示。

3.5.6 寫入多個(gè)連續(xù)線圈的狀態(tài)（對(duì)應(yīng)功能碼為15）

int modbus_write_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint8_t *src);

具體介紹如下所示。

3.5.7 寫入單個(gè)寄存器（對(duì)應(yīng)功能碼為0x06）

int modbus_write_register(modbus_t *ctx, int addr, int value);

具體介紹如下所示。

3.5.8 寫入多個(gè)連續(xù)寄存器（對(duì)應(yīng)功能碼為16）

int modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src);

具體介紹如下所示。

3.6 關(guān)閉套接字

關(guān)閉套接字函數(shù)原型為：

void modbus_close(modbus_t *ctx);

具體介紹如下所示。

3.7 釋放實(shí)例

和從機(jī)建立連接的函數(shù)原型為：

void modbus_free(modbus_t *ctx);

具體介紹如下所示。

4. 使用實(shí)例

示例主機(jī)代碼路徑：

EASY-EAI-Toolkit-1126B/Demos/netProtocol-modbus/ test-modbus_tcp_master.c。

示例從機(jī)代碼路徑：

EASY-EAI-Toolkit-1126B/Demos/netProtocol-modbus/ test-modbus_tcp_slave.c。