Modbus_RTU和Modbus库

1.  与Modbus TCP的区别

在一般工业场景使用modbus RTU的场景还是更多一些，modbus RTU基于串行协议进行收发数据，包括RS232/485等工业总线协议。

与modbus TCP不同的是RTU没有报文头MBAP字段，保留从机地址，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 ModbusTCP协议中不需要使用CRC校验码。

RTU和TCP的总体使用方法基本一致，只是在创建modbus对象时有所不同，TCP需要传入网络socket信息；而RTU需要传入串口相关信息。

2.  Modbus RTU特点

Modbus RTU也是主从问答协议，由主机发起，一问一答

     3.  Modbus RTU协议格式

ModbusRTU数据帧包含：从站地址 功能码 数据 CRC校验码

地址码：从机ID

功能码：同TCP

数据：起始地址 数量 数据

校验码：2个字节，对 地址码 功能码 数据进行校验，可以通过函数自动生成

4.  报文详解

03功能码为例

主机--》从机

01 03 00 00 00 01 84 0A

01 : 从机地址

03：功能码，读取保持寄存器

00 00 ：起始地址

00 01：读取的个数，1个。

84 0A：CRC校验码

从机---》主机

01 03 02 00 14 B4 44

01：从机地址

03：功能码

02：字节计数

00 14：数据

B4 44 ：CRC校验码

5.  代码实现RTU通信

          2.2 代码

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include "Crc_Calc.h"
#include <unistd.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
// 1.打开COM1口
// 打开串口文件( /dev/ttyS1)
    int fd=open("/dev/ttyS1",O_RDWR);
    if (fd < 0)
    {
        perror("open err");
        return -1;
    }
// 2.串口初始化
    uart_init(fd);// 使用专用函数即可
// 3.创建要发送的03功能数组
// 4.根据所要实现的功能，拼接好数组
    //RTU 01 03 00 00 00 01
    uint8_t req[12]={0x01,0x03,0x00,0x00,0x00,0x01};
    uint8_t buf[32]={0};
// 5.加上CRC校验码
    uint16_t Crc;
    Crc=GetCRC16(req,6);//CRC=5;
    req[6]=Crc >> 8;  // y=CRC+1; 
    req[7]=Crc; 
// 6.串口发送----向串口文件写数据
    write(fd,req,8);
// 7.串口接收----读取串口文件
    int ret=read(fd,buf,sizeof(buf));
// 8.打印收到的数据
    for (int i = 0; i < ret; i++)
    {
        printf("%02x ",buf[i]);
    }
    putchar(10);
    return 0;
}

二.Modbus库

1.库函数

modbus_t* ctx=  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
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：读取离散输入状态，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_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_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_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

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

练习：使用库函数实现03功能码

#include<modbus.h>
#include<modbus-tcp.h>
#include<stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("usage:<ip>\n");
        return -1;
    }
    //1.创建实例
    modbus_t * ctx=modbus_new_tcp(argv[1],502);
    //2.设置从机ID
    modbus_set_slave(ctx,1);
    //3.创建连接
    modbus_connect(ctx);
    //4.03功能码函数
    uint16_t dest[8]={0};
    modbus_read_registers(ctx, 0, 2, dest);
    //5.打印
    for (int i = 0; i < 2; i++)
    {
        printf("%d ",dest[i]);
    }
    putchar(10);
    return 0;
}