libmodbus tcp/ip client

文章目录

• • • 1.modbus概况
    • 2.各语言的推荐 Modbus 库
    • 3. 我对modbus程序的理解
    • 4.tcp/ip 报文解析
    • • 4.1 功能码(libmodbus 程序中的定义)
      • 4.2 client向server发送 的request报文
      • • 4.2.1 client发送报文，各个功能码对应的数据部分
        • 4.2.2 报文举例
      • 4.3 server的response 报文
    • 5.写个代码(libmodbus) tcp/ip client

1.modbus概况

搜索有大把的概括，感兴趣就搜，我就精简的写。

• 是一种通讯协议，分客户端/主机(client/master)和服务端/从机(server/slave)。
• 客户端/主机 向 服务器/从机 发送报文读写数据。
• 服务器/从机 只能在客户端/主机查询时返回数据，不能主动向客户端/主机发送数据(当然可以改协议)。

2.各语言的推荐 Modbus 库

• C/C++: libmodbus,Qt Modbus
• Python : pyModbusTCP
• Java: jamod
• C#: NModbus4
• Javascript: modbus-serial

3. 我对modbus程序的理解

废话不多说，直接看程序。

server设备一直维护四个table：

• Coils: 保存二进制数据，可读可写
• Discrete inputs: 保存二进制数据，只可读
• input registers: 保存16进制数据，只可读
• holding registers: 保存16进制数据，可读可写

client设备发送报文读/写server数据，报文中需要包含的内容：

• server地址(因为一个client可以连接多个server，需要指定哪个server)
• function功能码(对哪个寄存器表，进行读或写)
• 寄存器具体地址
• 和function功能码对应的具体数据

4.tcp/ip 报文解析

其实如果不打算做处理报文的程序，单纯只维护寄存器表时，这部分不用看，因为各个开源程序已经封装好处理报文的程序，调用函数就行。

4.1 功能码(libmodbus 程序中的定义)

• 0x01 :MODBUS_FC_READ_COILS ，读cols
• 0x02 :MODBUS_FC_READ_DISCRETE_INPUTS,读discrete inputs
• 0x03 :MODBUS_FC_READ_HOLDING_REGISTERS,读holding register
• 0x04 :MODBUS_FC_READ_INPUT_REGISTERS, 读input register
• 0x05 :MODBUS_FC_WRITE_SINGLE_COIL, 写一个 coil
• 0x06 :MODBUS_FC_WRITE_SINGLE_REGISTER， 写一个register
• 0x07 :MODBUS_FC_READ_EXCEPTION_STATUS, 读exception status
• 0x0F :MODBUS_FC_WRITE_MULTIPLE_COILS ，写多个coils
• 0x10 :MODBUS_FC_WRITE_MULTIPLE_REGISTERS ，写多个register
• 0x11 :MODBUS_FC_REPORT_SLAVE_ID, 上报地址
• 0x16 :MODBUS_FC_MASK_WRITE_REGISTER ，对一个数据进行处理
• 0x17 :MODBUS_FC_WRITE_AND_READ_REGISTERS ，读写registers

4.2 client向server发送 的request报文

报文构成：

4.2.1 client发送报文，各个功能码对应的数据部分

• 读操作： 0x01, 0x02, 0x03, 0x04

• 0x05: 写一个coil

• 0x06,写一个register

• 0x0f,写多个coils

例如写9个数据，第三部分数值为0x02

• 0x10 :写多个register

• 0x11 : 上报地址

• 0x07, 读exception status

• 0x16 : 处理数据

最终数据为

data = (data & and) | (or & (~and));

• 1

• 0x17 : 读写

4.2.2 报文举例

举例：读holding register

4.3 server的response 报文

报文构成

举例:返回holding register数据

具体返回的数据部分看代码，懒得写了

5.写个代码(libmodbus) tcp/ip client

了解完就开干。 github搞到源代码，其中还有test例程可以参考。

#include "modbus/modbus.h"
class myclass:{
public:
    myclass();
	virtual ~myclass();
	void listenDevice();
private:
    std::string ip_;
	int port_;
	int server_address_;
	modbus_t* ctx_;
	modbus_mapping_t* mb_mapping_;
	std::shared_ptr<std::thread> revThread_;
	bool timer_run_;
}

myclass::myclass()
{
	ip_ = "127.0.0.1"; //ip
	port_ = 502;  //端口号
	server_address_ = 1;  //地址
	timer_run_ = true;
	ctx_ = modbus_new_tcp(ip_.c_str(),port_);  //初始化
	mb_mapping_ = NULL;   //数据字典
	if(ctx_ == NULL){
		printf("Unable to allocate libmodbus context :%s",modbus_strerror(errno));
	}
	printf("finished_init");
	revThread_ =  std::make_shared<std::thread>(std::bind(&myclass::listenDevice,this));
}
 
myclass::~myclass() {
	timer_run_ = false;
	if(ctx_ != NULL){
		modbus_free(ctx_);
	}
	if(mb_mapping_ !=NULL){
		modbus_mapping_free(mb_mapping_);
	}
}
 
void myclass::listenDevice(){
	while(1){
		printf("begin listen device");
		if(!timer_run_){
			return;
		}
		if(ctx_ == NULL){
			printf("Unable to allocate libmodbus context");
			return;
		}
		modbus_set_debug(ctx_,true);
		
		//server需要listen
		int server_socket = modbus_tcp_listen(ctx_,10);
		if(server_socket == -1){
			printf("Unable to listen TCP: %s",modbus_strerror(errno));
			continue;
		}
 
		modbus_tcp_accept(ctx_, &server_socket);
		//初始数据字典
		mb_mapping_ = modbus_mapping_new(MODBUS_MAX_READ_BITS,
										MODBUS_MAX_WRITE_BITS,
										MODBUS_MAX_READ_REGISTERS,
										MODBUS_MAX_WRITE_REGISTERS);
		if (mb_mapping_ == NULL) {
			printf("Failed to allocate the mapping: %s",modbus_strerror(errno));
			continue;
		}
		//设置字典的数据
	    for (int i=0;i<20;i++)
	    {
	    	mb_mapping_->tab_input_registers[i] = i;
	    	mb_mapping_->tab_registers[i] = i;
	    }
 
	    while(1){
	    	uint8_t query[MODBUS_TCP_MAX_ADU_LENGTH];
	    	//接受client报文
	    	int rc = modbus_receive(ctx_, query);
	    	if (rc > 0) {
	    	    //处理client报文
	    		modbus_reply(ctx_, query, rc, mb_mapping_);
	    	} else{
	    		printf("error %s\n", modbus_strerror(errno));
	    		break;
	    	}
			if(!timer_run_){
				return;
			}
	    }
		close(server_socket);
	}
}

来自client的报文解析在modbus_reply中。源代码看一下就好，结构很清晰，想处理报文就改这部分。

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