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libmodbus使用_libmodbus使用说明

作者：IT小白 | 2024-05-12 13:55:17

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libmodbus使用说明

libmodbus是一个基于C语言实现的modbus驱动库，支持Linux、Mac OS X、Win32等操作系统。

支持如下功能：

  • 支持Modbus-RTU。
  • 支持Modbus-TCP。
  • 支持常用功能码（01/02/03/04/05/06/07/0F/10/11/16/17）。
  • 支持线圈类型读写、寄存器读写、离散量读取等。
  • 支持广播地址0，从机地址1-247。
  • 支持浮点数和整型数据转换，大小端等多种模式。

1 获取源代码

官网最新版本：libmodbus-3.1.7.tar.gz

开源仓库地址：https://github.com/stephane/libmodbus/

2 生成config.h配置文件

Linux终端下执行如下命令完成解压：

sudo tar zxvf libmodbus-3.1.7.tar.gz

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解压后的libmodbus-3.1.7目录结构如下：

.
├── acinclude.m4
├── aclocal.m4
├── AUTHORS
├── build-aux/
├── config.h.in
├── configure*
├── configure.ac
├── COPYING.LESSER
├── doc/
├── libmodbus.pc.in
├── m4/
├── Makefile.am
├── Makefile.in
├── MIGRATION
├── NEWS
├── README.md
├── src/
└── tests/

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Linux终端下执行如下命令生成config.h配置文件：

./configure

  • 1

生成后提示如下：

		libmodbus 3.1.7
        ===============

        prefix:                 /usr/local
        sysconfdir:             ${prefix}/etc
        libdir:                 ${exec_prefix}/lib
        includedir:             ${prefix}/include

        compiler:               gcc
        cflags:                 -g -O2
        ldflags:                

        documentation:          no
        tests:                  yes

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3 使用

3.1 Modbus主站
3.1.1 Poll-Modbus-TCP

使用Modbus Slave模拟从站设备，libmodbus作为主站读写从站保持寄存器。

（1）Modbus Slave连接配置

点击Connection，选择Connect，弹出Connection Setup对话框，Connection选择Modbus TCP/IP，IP Address填写为192.168.3.100（电脑本机地址），Port填写为502。

image-20220823084931218

（2）Modbus Slave从机配置

点击Setup，选择Slave Definition，Slave ID填写为1，Function选择为03 Holding Register(4x)，Address填写为0，Quantity填写为10。

image-20220823085256273

（3）poll_wr_regs_demo读写例程

/**
 * @file poll_wr_regs_demo.c
 * @author 李云亮 (1144626145@qq.com)
 * @brief modbus主站读写多个保持寄存器
 * @version 1.0.0
 * @date 2022-08-19
 * 
 * @copyright Copyright (c) 2022
 * 
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "modbus.h"

#define MODBUS_TCP_SERVER_IP    "192.168.3.100"                         // TCP IP地址
#define MODBUS_TCP_SERVER_PORT  502                                     // TCP 端口号

#define REG_ADDR_START          0                                       // 寄存器起始地址
#define REG_ADDR_END            9                                       // 寄存器结束地址
#define REG_NUM                 ((REG_ADDR_END) - (REG_ADDR_START) + 1) // 寄存器个数

int main(int argc, char const *argv[])
{
    /* code */
    int i = 0;
    int ret = 0;
    modbus_t* ctx = NULL;
    uint16_t* sendBuf = NULL;
    uint16_t* recvBuf = NULL;

    // 1.创建TCP
    ctx = modbus_new_tcp(MODBUS_TCP_SERVER_IP, MODBUS_TCP_SERVER_PORT);
    if (NULL == ctx)
    {
        printf("Set modbus TCP failed!\n");
        return -1;
    }

    // 2.设置调试模式
    ret = modbus_set_debug(ctx, TRUE);
    if (-1 == ret)
    {
        printf("Set modbus debug mode failed!\n");
    }

    // 3.连接Server
    ret = modbus_connect(ctx);
    if (-1 == ret)
    {
        printf("Connect modbus server failed!\n");
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }

    // 4.设置从机地址
    ret = modbus_set_slave(ctx, 1);

    // 5.申请内存
    sendBuf = (uint16_t*)malloc(REG_NUM * (sizeof(uint16_t)));
    if (NULL == sendBuf)
    {
        printf("modbus sendBuf malloc failed!\n");
        free(sendBuf);
        return -1;
    }
    recvBuf = (uint16_t*)malloc(REG_NUM * (sizeof(uint16_t)));
    if (NULL == recvBuf)
    {
        printf("modbus recvBuf malloc failed!\n");
        free(recvBuf);
        return -1;
    }
    memset(sendBuf, 0, REG_NUM);
    memset(recvBuf, 0, REG_NUM);
    
    // 6.写入多个保持寄存器
    for (i = 0; i < REG_NUM; i++)
    {
        sendBuf[i] = i;
    }
    ret = modbus_write_registers(ctx, REG_ADDR_START, REG_NUM, sendBuf);
    if (REG_NUM != ret)
    {
        printf("modbus write regs failed!\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        // 7.读多个保持寄存器
        ret = modbus_read_registers(ctx, REG_ADDR_START, REG_NUM, recvBuf);
        if (REG_NUM != ret)
        {
            printf("modbus read regs failed!\n");
            return -1;
        }
        else
        {
            printf("result data:\n");
            for (i = 0; i < REG_NUM; i++)
            {
                printf("%d ", recvBuf[i]);
            }
            printf("\n");
        }
    }

    // 8.释放内存
    free(sendBuf);
    free(recvBuf);

    // 9.断开连接
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);

    return 0;
}

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（4）编译与执行

lyl@ubuntu18:~/Desktop/gitee/libmodbus-demo/libmodbusUse$ make
+ Linking output/demo/poll_wr_regs_demo ...
lyl@ubuntu18:~/Desktop/gitee/libmodbus-demo/libmodbusUse$ ./output/demo/poll_wr_regs_demo 
Connecting to 192.168.3.100:502
[00][01][00][00][00][1B][01][10][00][00][00][0A][14][00][00][00][01][00][02][00][03][00][04][00][05][00][06][00][07][00][08][00][09]
Waiting for a confirmation...
<00><01><00><00><00><06><01><10><00><00><00><0A>
[00][02][00][00][00][06][01][03][00][00][00][0A]
Waiting for a confirmation...
<00><02><00><00><00><17><01><03><14><00><00><00><01><00><02><00><03><00><04><00><05><00><06><00><07><00><08><00><09>
result data:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

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（5）数据帧分析

  • 主站写寄存器分析

    # 主站写多个寄存器
[00][01][00][00][00][1B][01][10][00][00][00][0A][14][00][00][00][01][00][02][00][03][00][04][00][05][00][06][00][07][00][08][00][09]

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    通信标识符协议标识符数据长度从机地址功能码起始地址寄存器数量数据长度数据
    00 0100 0000 1B010x10(16)00 0000 0A(10)0x14(20)0-9
    # 从站返回写结果
<00><01><00><00><00><06><01><10><00><00><00><0A>

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    通信标识符协议标识符数据长度从机地址功能码起始地址寄存器数量
    00 0100 0000 06010x10(16)00 0000 0A(10)

  • 主站读寄存器分析

    # 主站读多个寄存器
[00][02][00][00][00][06][01][03][00][00][00][0A]

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    通信标识符协议标识符数据长度从机地址功能码起始地址寄存器数量
    00 0200 0000 06010300 0000 0A(10)
    # 从站返回读结果
<00><02><00><00><00><17><01><03><14><00><00><00><01><00><02><00><03><00><04><00><05><00><06><00><07><00><08><00><09>

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    通信标识符协议标识符数据长度从机地址功能码数据长度数据
    00 0200 0000 17(23)01030x14(20)0-9
3.2 Modbus从站
3.2.1 Slave-Modbus-TCP

使用Modbus Poll模拟主站设备，libmodbus作为从站。

（1）Modbus Poll连接配置

点击Connection，选择Connect，弹出Connection Setup对话框，Connection选择Modbus TCP/IP，IP Address填写为192.168.3.102（Ubuntu从机地址），Port填写为1502。

image-20220825155352425

（2）Modbus Slave主机配置

点击Setup，选择Read/Write Definition，Slave ID填写为1，Function选择为03 Holding Register(4x)，Address填写为0，Quantity填写为10。

image-20220825155549440

（3）slave_wr_regs_demo读写例程

/**
 * @file slave_wr_regs_demo.c
 * @author 李云亮 (1144626145@qq.com)
 * @brief modbus从站读写例程
 * @version 1.0.0
 * @date 2022-08-25
 * 
 * @copyright Copyright (c) 2022
 * 
 */

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "modbus.h"

#define MODBUS_SLAVE_TCP_SERVER_IP      "192.168.3.102"
#define MODBUS_SLAVE_TCP_SERVER_PORT    1502
#define MAPPING_SIZE                    10
#define MODBUS_POLL_CONNECT_MAX         1

int main(int argc, char const *argv[])
{
    /* code */
    int socket = -1;
    modbus_t *ctx;
    modbus_mapping_t *mb_mapping;
    uint8_t query[MODBUS_TCP_MAX_ADU_LENGTH] = {0};
    int rc = 0;
    int i = 0;

    // 1.创建从机TCP
    ctx = modbus_new_tcp(MODBUS_SLAVE_TCP_SERVER_IP, MODBUS_SLAVE_TCP_SERVER_PORT); //开发板ip自行修改
    if (NULL == ctx)
    {
        printf("Set modbus TCP failed!\n");
        return -1;
    }

    // 2.设置调试模式
    modbus_set_debug(ctx, TRUE);

    // 3.初始化寄存器
    mb_mapping = modbus_mapping_new(MAPPING_SIZE, MAPPING_SIZE, MAPPING_SIZE, MAPPING_SIZE);
    if (mb_mapping == NULL) {
        printf("Failed to allocate the mapping!\n");
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }
    for (i = 0; i < MAPPING_SIZE; i++)
    {
        mb_mapping->tab_registers[i] = i;
    }

    // 4.侦听主站连接
    socket = modbus_tcp_listen(ctx, MODBUS_POLL_CONNECT_MAX);
    if (-1 == socket)
    {
        printf("Unable to listen TCP!\n");
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }
    
    // 5.创建连接
    modbus_tcp_accept(ctx, &socket);

    while (1)
    {
        // 6.接收请求
        rc = modbus_receive(ctx, query);

        if (rc > 1) {
            // 7.发送响应
            modbus_reply(ctx, query, rc, mb_mapping);
            printf("In the loop \n");
        } 
        else 
        {
            // Connection closed by the client or error
            modbus_mapping_free(mb_mapping);
            modbus_close(ctx);
            modbus_free(ctx);
			modbus_tcp_accept(ctx, &socket);
            break;
        }
    }

    return 0;
}

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