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. 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。

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。