网络高级（学习）2024.9.11

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目录

Modbus库函数

1.初始化和释放函数

2.功能函数

3.功能案例

Modbus RTU

1.特点

2.协议格式

3.编程思路

Modbus库函数

1.初始化和释放函数

modbus_t*   modbus_new_tcp(const char *ip, int 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

int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int 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

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

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

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

2.功能函数

int   modbus_read_bits(modbus_t *ctx, int addr, int 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

int  modbus_read_input_bits(modbus_t *ctx, int addr, int 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

int  modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int 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：读到寄存器的个数
        失败：-1

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

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

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

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

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

3.功能案例

读取保持寄存器的值03功能：

#include <stdio.h>
#include "modbus-tcp.h"
#include "modbus.h"int main(int argc, char const *argv[])
{// 创建modbus实例modbus_t *ctx;ctx = modbus_new_tcp(argv[1], 502);if (ctx == NULL){perror("modbus new tcp失败");return -1;}// 设置从机IDmodbus_set_slave(ctx, 1);// 建立连接if (modbus_connect(ctx) < 0){printf("modbus connect err\n");modbus_free(ctx);return -1;}printf("connect ok\n");uint16_t dest[32];int addr, nb;printf("请输入寄存器起始地址,寄存器个数：");scanf("%d %d", &addr, &nb);getchar();int mrr = modbus_read_registers(ctx, addr, nb, dest);if (mrr <= 0){perror("读保持寄存器的值失败");return -1;}else{for (int i = 0; i < mrr; i++){printf("寄存器的值为：%d\n", dest[i]);}}// 释放modbus_free(ctx);modbus_close(ctx);return 0;
}

写入单个线圈的状态05功能：

#include <stdio.h>
#include "modbus-tcp.h"
#include "modbus.h"int main(int argc, char const *argv[])
{// 创建modbus实例modbus_t *ctx;ctx = modbus_new_tcp(argv[1], 502);if (ctx == NULL){perror("modbus new tcp失败");return -1;}// 设置从机IDmodbus_set_slave(ctx, 1);// 建立连接if (modbus_connect(ctx) < 0){printf("modbus connect err\n");modbus_free(ctx);return -1;}printf("connect ok\n");uint16_t dest[32];int addr, status;printf("请输入线圈地址,线圈状态：");scanf("%d %d", &addr, &status);getchar();int mrr = modbus_write_bit(ctx, addr, status);if (mrr <= 0){perror("写入单个线圈的状态失败");return -1;}else{printf("写入单个线圈的状态成功\n");}// 释放modbus_free(ctx);modbus_close(ctx);return 0;
}

Modbus RTU

1.特点

(1)Modbus RTU和Modbus ASCII协议是基于串口进行通信的协议，在一般工业场景使用modbus RTU的场景还是更多一些
(2)与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），因为网络协议中自带校验，所以在TCP协议中不需要使用CRC校验码

2.协议格式

ModbusRTU数据帧包含地址码、功能码、数据、校验码四部分

地址码：1个字节的从机地址码，=0：广播地址，=1-247：从机地址，=248-255：保留
功能码：与Modbus TCP相同
数据区：数据区包含这么几部分：起始地址、数量、数据，这三项是大端模式
CRC校验：两个字节，校验的数据范围为：地址码+功能码+数据区，校验码的产生可以通过函数自动生成。

3.编程思路

com1在虚拟机识别的是一个设备文件： /dev/ttyS1就是对这个文件进行操作--文件IO
(1)打开设备文件        //open
(2)对设备文件进行配置：对com1设置，波特率、数据位、停止位等
(3)写文件
        write
(4)读文件
        read

4.代码

Crc_Calc.h:


#ifndef _CRC_CALC_H_
#define _CRC_CALC_H_#include "stdint.h"#ifdef _CRC_CALC_C_
#define CRC_CALC_EXT
#else
#define CRC_CALC_EXT extern
#endifunsigned short GetCRC16(unsigned char *ptr,  unsigned char len);#endif

Crc_Calc.c:

#define _CRC_CALC_C_
#include "stdint.h"
#include "stdio.h"unsigned char const TabH[] = {  //CRC高位字节值表0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40} ;
unsigned char const TabL[] = {  //CRC低位字节值表0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40} ;/*******************************************************************************
** 函数名称: crc
** 功能描述: CRC校验函数
** 参    数: *puchMsg-要校验数据的指针usDataLen-要校验数据的长度
** 返 回 值: crc-16位的CRC校验值      
*******************************************************************************/
unsigned short GetCRC16(unsigned char *ptr,  unsigned char len)
{ unsigned int index;unsigned char crch = 0xFF;  //高CRC字节unsigned char crcl = 0xFF;  //低CRC字节while (len--)  //计算指定长度的CRC{index = crch ^ *ptr++;crch = crcl ^ TabH[index];crcl = TabL[index];}return ((crch<<8) | crcl);
}

serial_init.c:

#include <termios.h>void uart_init(int fd)
{struct termios options;//设置串口属性//获取串口原有属性tcgetattr(fd, &options);//激活选项CLOCAL(本地连接)和CREAD(接受使能)options.c_cflag |= ( CLOCAL | CREAD );//设置字符大小options.c_cflag &= ~CSIZE;//设置流控options.c_cflag &= ~CRTSCTS;//设置8位数据位options.c_cflag |= CS8;//设置停止位options.c_cflag &= ~CSTOPB;//忽略奇偶错字符options.c_iflag |= IGNPAR;//将输入的CR转换为NL和停止输出控制流起作用options.c_iflag &= ~(ICRNL | IXON);options.c_oflag = 0;options.c_lflag = 0;//设置波特率(输入和输出的波特率)cfsetispeed(&options, B9600);cfsetospeed(&options, B9600);//激活配置tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);
}

modbus_rtu.c:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include "stdint.h"
#include <termios.h>
#include "Crc_Calc.h"void uart_init(int fd);int main(int argc, char const *argv[])
{int fd;fd = open("/dev/ttyS1", O_RDWR);if (fd < 0){perror("open失败");return -1;}// 对串口进行初始化uart_init(fd);// 写一个线圈的状态uint8_t buf[16] = {0x01, 0x05, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00};unsigned short crc;crc = GetCRC16(buf, 6);buf[6] = crc >> 8;buf[7] = crc & 0xff;write(fd, buf, sizeof(buf));printf("发送成功\n");uint8_t buf1[16] = {0};int ret = read(fd, buf1, sizeof(buf1));for (int i = 0; i < ret; i++){printf("%#x ", buf1[i]);}printf("\n");close(fd);return 0;
}

http://www.ppmy.cn/embedded/113064.html

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