IS220PVIBH1AGEIO控制包

. Modbus协议源代码简介



2.1 关于modbus中的常见两种寄存器区别

保持寄存器：指可以通过通信命令读或者写的寄存器；通常是一些功能控制寄存器或者输出寄存器等。不同的设计中，有些保持寄存器是掉电保持；有些则不然。

输入寄存器：指只能读不能写的寄存器，通常是状态寄存器或者是输入结果寄存器等。

线圈寄存器，可以类比为开关量，每一个bit都对应一个信号的开关状态。所以一个byte就可以同时控制8路的信号。

离散输入寄存器：相当于线圈寄存器的只读模式，每个bit表示一个开关量，而他的开关量只能读取输入的开关信号，无法写入。

2.2 Modbus开源库常用配置接口

1）modbus_t* modbus_new_rtu(const char *device,

int baud, char parity, int data_bit,

int stop_bit)

modbus_new_rtu函数用于生成Modbus的句柄，在本函数中可以设置通

信协议中的波特率、校验位、数据长度以及停止位，其返回值为通过设置后生成的句柄，用于在读写数据时使用，每个句柄可以执行一个modbus指令。如果这些配置参数有误，就会返回一个空指针。

2）static int _modbus_rtu_connect(modbus_t *ctx)

本函数主要功能是将通信串口设置为rtu模式。

3）int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)

本函数设置本句柄的从机号。



2.3 Modbus主机通信常用接口

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

本函数为将数组中的数据写入到远端设备（从机）的寄存器中，写入的地址位addr，长度为nb个寄存器。

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

本函数将远端设备（从机）保持寄存器中的数据复制到数组dest中。

3）int modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb,

uint16_t *dest)

本函数读取远端设备（从机）地址为addr输入寄存器中的数据，数据长度为nb。



2.4 Modbus从机通信主要接口

1）int _modbus_receive_msg(modbus_t *ctx, uint8_t *msg, msg_type_t msg_type)

本函数可以用于处理来自主机的请求，返回接受到的字符的数量，如果成功，则返回uint8_t数组中的消息（即主机发送的命令），否则返回-1。



2）int modbus_reply(modbus_t *ctx, const uint8_t *req,

int req_length, modbus_mapping_t *mb_mapping)

本函数负责在接受到请求后，分析请求并生成响应消息，并且发送到主机。如果请求属性为广播，那么不发送响应消息。

三、 调试问题分享

　　在调试中，从机的Server进程会经常出现崩溃，后发现在Server经常每次处理配置变更时，都会重新new出新的modbus句柄，但却不释放原有句柄，这种处理会导致多次修改Modbus通信配置时，从机Server进程崩溃。

解决方案：在程序中判断，当modbus句柄已经存在时，此时更新配置后，不再new出新的句柄，而是调用接口 modbus_close()， modbus_free()释放句柄中的配置，然后用更新后的配置重新设置句柄参数。

启动 MODBUS 事务处理的客户机创建 MODBUS 应用数据单元。功能码向服务器指示将执行哪种操作。

MODBUS 协议建立了客户机启动的请求格式。

用一个字节编码 MODBUS 数据单元的功能码域。有效的码字范围是十进制 1-255（128-255 为异常响应保留）。当从客户机向服务器设备发送报文时，功能码域通知服务器执行哪种操作。

向一些功能码加入子功能码来定义多项操作。

从客户机向服务器设备发送的报文数据域包括附加信息，服务器使用这个信息执行功能码定义的操作。这个域还包括离散项目和寄存器地址、处理的项目数量以及域中的实际数据字节数。

在某种请求中，数据域可以是不存在的（0长度），在此情况下服务器不需要任何附加信息。功能码仅说明操作。

如果在一个正确接收的 MODBUS ADU 中，不出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么服务器至客户机的响应数据域包括请求数据。如果出现与请求 MODBUS 功能有关的差错，那么域包括一个异常码，服务器应用能够使用这个域确定下一个执行的操作。

例如，客户机能够读一组离散量输出或输入的开/关状态，或者客户机能够读/写一组寄存器的数据内容。

当服务器对客户机响应时，它使用功能码域来指示正常（无差错）响应或者出现某种差错（称为异常响应）。对于一个正常响应来说，服务器仅对原始功能码响应。

输入与输出之间以及比特寻址的和字寻址的数据项之间的区别并没有暗示任何应用操作。如果这是对可疑对象核心部分自然的解释，那么这种区别是可完全接受的，而且很普通，以便认为四个表格全部覆盖了另外一个表格。

对于基本表格中任何一项，协议都允许单个地选择 65536 个数据项，而且设计那些项的读写操作可以越过多个连续数据项直到数据大小规格限制，这个数据大小规格限制与事务处理功能码有关。很显然，将通过 MODBUS 处理的所有数据放置在设备应用存储器中。但是，存储器的物理地址不应该与数据参考混淆。要求仅仅是数据参考与物理地址的链接。

MODBUS 功能码中使用的 MODBUS 逻辑参考数字是以 0 开始的无符号整数索引。

MODBUS 模型实现的实例
下例实例示出了两种在设备中构造数据的方法。可能有不同的结构，这个文件中没有全部描述出来。每个设备根据其应用都有它自己的数据结构。

实例 1：有 4 个立块的设备

下例实例示出了设备中的数据结构，这个设备含有数字量和模拟量、输入量和输出量。由于不同块中的数据不相关，每个块是相互立。按不同MODBUS 功能码访问每个块。

一旦服务器处理请求，使用合适的 MODBUS 服务器事务建立 MODBUS 响应。

根据处理结果，可以建立两种类型响应：

一个正 MODBUS 响应：
响应功能码 = 请求功能码

一个 MODBUS 异常响应：
01、用来为客户机提供处理过程中与被发现的差错相关的信息；

02、响应功能码 = 请求功能码 + 0x80；

03、提供一个异常码来指示差错原因。

5、功能码分类
有三类 MODBUS 功能码。它们是：

公共功能码

是较好地被定义的功能码，
是的，
MODBUS 组织可改变的，
公开证明的，
具有可用的一致性测试，
MB IETF RFC 中证明的，
包含已被定义的公共指配功能码和未来使用的未指配保留供功能码。
用户定义功能码

有两个用户定义功能码的定义范围，即 65 至 72 和十进制 100 至 110。
用户没有 MODBUS 组织的任何批准就可以选择和实现一个功能码
不能被选功能码的使用是的。
如果用户要重新设置功能作为一个公共功能码，那么用户启动 RFC，以便将改变引入公共分类中，并且指配一个新的公共功能码。
保留功能码

一些公司对传统产品通常使用的功能码，并且对公共使用是无效的功能码。

IS420UCSBH1A是通用电气公司的Mark VIe系统控制器。MKVIe是GE设计的的Speedtronic系统之一，用于控制水力、燃气和蒸汽涡轮系统。IS420UCSBH1A是现有的五个UCSB模块之一。

IS420UCSBH1A是一个单模块控制器，使用其板载I/O网络与I/O包接口。以前的Speedtronic系统中的旧控制器通过背板连接器实现了相同类型的接口。该装置是气冷式的。它没有板载风扇或电池，但配有内置电源。该设备很小，尺寸为6.4英寸x 8.1英寸x 1.4英寸。其他规格包括:

600 MHz英特尔EP80579微处理器
256 MB DDR2 SDRAM内存，带闪存支持的SRAM
支持控制块语言(模拟和数字)的QNX中微子操作系统
双绞线10Base-TX/100Base-TX和RJ-45连接器
用于许多应用的TCP/IP协议
2.4磅，不包括运输包装
环境工作温度为-22至149华氏度。
IS420UCSBH1A设计为直接安装到面板金属板上，设备的散热片保持通畅，以允许适当的气流。

IS420UCSBH1A的正面设计有三个以太网端口，用于连接R/S/T I/O网络，以及三个额外的ENET端口，用于连接HNMIs、其他控制器、历史记录和点对点连接。前面板还有一个USB端口。控制器的设置可以使用GE的ToolboxST应用程序来完成。

IS420ESWAH2A是通用电气公司为Mark VIe系统提供的几种以太网交换机之一。该系统由通用电气公司制造并发布，用于控制和管理工业汽轮机系统。

IS420ESWAH2A是一款非托管以太网交换机，旨在满足实时工业控制系统的需求。该交换机具有多种功能/特性，包括802.3/802.3u/802.3x兼容性、半双工和全双工自动协商、惠普-MDIX自动感应和10/100基本铜缆。该设备还具有多个led，让用户知道何时链路处于活动状态，何时设备通电，以及每个端口的速度。该单元有八个支持10/100BASE-TX的端口，以及两个支持100BASE-FX、LC类型连接的端口。

IS420ESWAH2A通常使用DIN导轨安装在控制系统面板内。通用电气公司只了某些DIN导轨夹具用于ESWA以太网交换机。根据所需的安装方向，有两种不同的夹子可供该开关使用。如果您需要平行于导轨安装交换机，请使用编号为259B2451BVP1的夹子。如果需要垂直于导轨安装交换机，请使用夹子259B2451BVP2。

组合逻辑
组合逻辑控制器由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成。通过指令译码器确定当前执行的指令，结合时序电路产生的节拍，共同作为组合逻辑电路的输人结果输出相应的控制信号。组合逻辑控制器是由复杂组合逻辑门电路和触发器构成，执行速度快，因此在计算机结构比如RISC中得到广泛应用。 [1]
设计步骤：
1、设计机器的指令系统：规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能；
2、初步的总体设计：如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等；
3、绘制指令流程图：标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作；
4、编排操作时间表：即根据指令流程图分解各操作为微操作，按时间段列出机器应进行的微操作；
5、列出微操作信号表达式，化简，电路实现。
基本组成：
1、指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分：操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质，如加法、减法等；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息（这时通过地址形成电路来形成操作数地址）。有一种指令称为转移指令，它用来改变指令的正常执行顺序，这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。
2、操作码译码器：用来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。
3、时序电路：用来产生时间标志信号。在微型计算机中，时间标志信号一般为三级：指令周期、总线周期和时钟周期。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式（如上面的A→L表达式）的电路实现，它是组合逻辑控制器中为复杂的部分。
4、指令计数器：用来形成下一条要执行的指令的地址。通常，指令是顺序执行的，而指令在存储器中是顺序存放的。所以，一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成，微操作命令“1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令，则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段，将其直接送往指令计数器。
微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。