英創(chuàng)信息技術(shù)WinCE下的Modbus設(shè)備方協(xié)議軟件介紹

Modbus協(xié)議是一種已廣泛應(yīng)用于當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的通用通訊協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、或控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）可以和其它設(shè)備之間進(jìn)行通信。Modbus 協(xié)議使用的是主從通訊技術(shù)，即由主設(shè)備主動查詢和操作從設(shè)備。一般將主控設(shè)備方所使用的協(xié)議稱為Modbus Master，從設(shè)備方使用的服務(wù)器協(xié)議稱為Modbus Slave。典型的主設(shè)備包括工控機(jī)和工業(yè)控制器等；典型的從設(shè)備如PLC可編程控制器等。Modbus通訊物理接口可以選用串口（包括RS232和RS485），也可以選擇以太網(wǎng)口。其通信遵循以下的過程：

·主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送請求；

·從設(shè)備分析并處理主設(shè)備的請求，然后向主設(shè)備發(fā)送結(jié)果；

·如果出現(xiàn)任何差錯，從設(shè)備將返回一個異常功能碼。

英創(chuàng)公司提供的ARM9嵌入式主板系列產(chǎn)品，均帶有豐富的串口、網(wǎng)絡(luò)資源、通用GPIO接口等，同時具有強大的處理能力，除了適用于作為Modbus 主設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用，還可以作為ModBus從設(shè)備的開發(fā)應(yīng)用。主控協(xié)議軟件在英創(chuàng)的《WinCE下的ModBus主控協(xié)議軟件》一文已有介紹， 在本文中主要介紹基于實現(xiàn)ModBus設(shè)備方協(xié)議的軟件包“WinCE下的ModBus設(shè)備方協(xié)議軟件”（以下簡稱modbusSlave軟件包）。該軟件的是以C函數(shù)加靜態(tài)LIB庫的形式提供給客戶。主要特征如下：

·非常適用于實時的工業(yè)應(yīng)用。

·可以支持基于串口的Modbus協(xié)議應(yīng)用或者基于TCP的Modbus協(xié)議應(yīng)用。

·支持RTU傳輸模式。

·支持大多數(shù)的Modbus功能碼操作，包括對線圈、離散開關(guān)輸入的位操作，以及對寄存器的字節(jié)操作。

·可以獲取通訊中傳輸協(xié)議的錯誤代碼的詳細(xì)信息。

作為ModBus服務(wù)器，無論是基于串口還是基于TCP，在英創(chuàng)提供的modbusSlave軟件包中，實現(xiàn)了對于ModBus應(yīng)用報文的分析與響應(yīng)，這只是ModBus通訊的一部分。另一部分是還需要有對應(yīng)用數(shù)據(jù)的訪問，這部分的內(nèi)容則需要用戶自己來進(jìn)行定義，為了方便客戶的使用，在modbusSlave軟件包中通過函數(shù)指針的形式，實現(xiàn)了這些用戶接口函數(shù)的自動加載，將用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)處理和ModBus應(yīng)用報文響應(yīng)關(guān)聯(lián)起來。用戶只需根據(jù)需求定義這些接口函數(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)的功能，各個函數(shù)具體的定義是通過專門的一個CPP文件：DataProvider.cpp來實現(xiàn)。所以在使用英創(chuàng)的modbusSlave軟件包時，有兩個部分組成，一部分是 modbus_slave.h/ modbus_slave.lib定義的API函數(shù)；另一部分是DataProvider.h /DataProvider.cpp定義的用戶數(shù)據(jù)接口函數(shù)，其中接口函數(shù)需要用戶在DataProvider.cpp中具體實現(xiàn)。

1、modbusSlave軟件包API函數(shù)

為了方便應(yīng)用程序的使用，對不同的通訊介質(zhì)保持一致的代碼形式，英創(chuàng)所提供的modbusSlave軟件包的API函數(shù)可以同時支持基于串口和TCP的Modbus協(xié)議，應(yīng)用程序只需要在調(diào)用初始化函數(shù)時，用不同參數(shù)區(qū)分即可。以下介紹英創(chuàng)modbusSlave軟件包的相關(guān)API函數(shù)，各個函數(shù)的定義如下：

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功能描述：通過串口或者網(wǎng)絡(luò)TCP打開ModBus協(xié)議，連接到ModBus設(shè)備。對于串口方式，通過該函數(shù)打開串口，并設(shè)置相應(yīng)串口的通訊參數(shù)，以滿足數(shù)據(jù)和控制命令的通訊；對于TCP方式，通過該函數(shù)和ModBus設(shè)備建立基于Socket方式的TCP連接，利用該連接進(jìn)行數(shù)據(jù)和控制命令的通訊。

輸入?yún)?shù) lpPortName：

該參數(shù)為TCHAR類型的字符串，該字符串中包含了啟動ModBus協(xié)議的需要設(shè)置的通訊參數(shù)信息。對于串口模式和TCP兩種模式分別采用不同的格式的字符串。

（1） 串口模式：

字符串必須以COM作為開頭，后面再帶上需要設(shè)置的串口通訊參數(shù)。格式為：

COMIdx:baudRate-dataBits-opBits-parity

其中Idx為串口序號，‘：’ 后為串口通訊參數(shù)，各個通訊參數(shù)均用整型數(shù)據(jù)來表示，依次為波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位，校驗位 0-無校驗 1-奇校驗 2-偶校驗。

如COM3作為通訊的協(xié)議口，波特率：9600bps、8為數(shù)據(jù)位、1個停止位、無校驗。其格式如下：

_T（ ‘COM3:9600-8-1-0’ ）;

也可以直接就用 _T（ ‘COM3’ ）來表示，表明串口所用的為缺省參數(shù)：

波特率 9600bps 數(shù)據(jù)位 8 停止位 1 無奇偶校驗。

（2） TCP模式：

字符串以IP地址或者”*”作為開頭，‘：’后為指定TCP連接的特殊端口號，ModBus協(xié)議中缺省端口為502。如果不需要指定特殊端口，可以不帶此參數(shù)。格式如：

_T（ ‘192.168.201.178’ ）或者_(dá)T（“*”），使用端口號為502;

slaveAddr：

ModBus Slave設(shè)備地址。

timeout：

設(shè)置ModBus協(xié)議通訊響應(yīng)的超時時間，單位為毫秒ms

mbusSlave_Interface：

數(shù)據(jù)處理函數(shù)指針結(jié)構(gòu)，即需要加載ModBus Slave設(shè)備響應(yīng)各個功能的用戶數(shù)據(jù)處理接口函數(shù)。這些用戶接口函數(shù)是由用戶自己提供，用戶可以根據(jù)選擇的功能來實現(xiàn)。這些函數(shù)的名稱和定義是固定的。分別為：

（1） 功能：讀保持寄存器/讀寫寄存器，實現(xiàn)功能碼3、23

int ReadHoldingRegistersTable（ int startRef， short regArr［］， int refCnt ）;

（2） 功能：寫寄存器，實現(xiàn)功能碼6、16、22、23

int WriteHoldingRegistersTable（ int startRef， const short regArr［］， int refCnt ）;

（3） 功能：讀輸入寄存器，實現(xiàn)功能碼4

int ReadInputRegistersTable（ int startRef， short regArr［］， int refCnt ）;

（4） 功能：讀線圈，實現(xiàn)功能碼1

int ReadCoilsTable（ int startRef， char bitArr［］， int refCnt ）;

（5） 功能：寫線圈，實現(xiàn)功能碼5、15

int WriteCoilsTable（ int startRef， const char bitArr［］， int refCnt ）;

（6） 功能：讀離散量，實現(xiàn)功能碼 2

int ReadInputDiscretesTable（ int startRef， char bitArr［］， int refCnt ）;

返回值 = NULL： 啟動ModBus設(shè)備失敗。

！= NULL： 啟動ModBus設(shè)備成功，并返回相應(yīng)的操作句柄。

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（1） HANDLE mbusSlave_StartupServer（ LPCTSTR lpPortName， int slaveAddr，int timeout， ModBusSlave_Interface mbusSlave_Interface ）;

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功能描述： ModBus 服務(wù)器執(zhí)行函數(shù)，用于對ModBus報文的分析和響應(yīng)。

該函數(shù)為阻塞模式，阻塞的時間為函數(shù)mbusSlave_StartupServer （…）中設(shè)置的ModBus協(xié)議通訊響應(yīng)的超時時間 timeout，也相當(dāng)于等待請求響應(yīng)的超時時間。實際應(yīng)用中需要在線程中不斷地調(diào)用該函數(shù)。

輸入?yún)?shù)

hPort： 啟動ModBus設(shè)備后獲取的操作句柄

返回值 0： 相應(yīng)操作成功

！=0： 錯誤代碼，可調(diào)用函數(shù)mbusSlave_GetErrorText（…）獲取錯誤的文本信息

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（2） int mbusSlave_ServerLoop（ HANDLE hPort ）;

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功能描述： 關(guān)閉ModBus服務(wù)器應(yīng)用。

輸入?yún)?shù)

hPort： 啟動ModBus設(shè)備后獲取的操作句柄

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（3） void mbusSlave_ShutdownServer（ HANDLE hPort ）;

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功能描述： 獲取ModBus軟件包的版本信息。

返回值 ： TCHAR類型的字符串，為ModBus軟件包的版本信息。

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（4） TCHAR * mbusSlave_GetPackageVersion（ ）;

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功能描述： 根據(jù)錯誤代碼獲取錯誤文本信息。

返回值 ： TCHAR類型的字符串，為錯誤文本信息。

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（5） TCHAR * mbusSlave_GetErrorText（ int errCode ）;

modbus_Slave API調(diào)用的使用范例：

1、啟動modbus設(shè)備方協(xié)議

TCP方式：

hPort = mbusSlave_StartupServer（ _T（‘*’）， 1， 10000， mbusSlave_Interface ）;

串口方式：

hPort=mbusSlave_StartupServer（ _T（‘COM3:9600-8-1-0’），1，10000，

mbusSlave_Interface ）;

2、線程中調(diào)用Serverloop 響應(yīng)請求

while（ 1 ）

{

result = mbusSlave_ServerLoop（ hPort ）;

if（ result！=0 ） // 檢查是否返回錯誤

{

// 出錯處理：本例為獲取并打印錯誤代碼的文本信息

wcscpy（ szText， mbusSlave_GetErrorText（ result ） ）;

i1 = wcslen（ szText ）;

if（ i1》0 ）

{

wcstombs（ strText， szText， i1 ）;

printf（ ‘ error code： %s！\n’， strText ）;

}

}

}

2、modbusSlave軟件包用戶接口函數(shù)

在DataProvider.h中共定義了6個用戶數(shù)據(jù)接口函數(shù)定義如下：

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功能描述： 讀保持寄存器/讀寫寄存器，實現(xiàn)功能碼3、23

輸入?yún)?shù)

startRef： 寄存器的起始地址，范圍：1-0x10000

regArr： 讀取寄存器的值

refCnt： 需要讀取的寄存器數(shù)目，范圍：1-125

返回值

=1：操作成功

=0：不支持該項操作

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（1） int ReadHoldingRegistersTable（ int startRef， short regArr［］， int refCnt ）;

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功能描述： 寫寄存器，實現(xiàn)功能碼6、16、22、23

輸入?yún)?shù)

startRef： 寄存器的起始地址，范圍：1-0x10000

regArr： 寫寄存器的值

refCnt： 需要操作的寄存器數(shù)目，范圍：1-125

返回值

=1：操作成功

=0：不支持該項操作

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（2） int WriteHoldingRegistersTable（ int startRef， const short regArr［］， int refCnt ）;

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功能描述： 讀輸入寄存器，實現(xiàn)功能碼4

輸入?yún)?shù)

startRef： 寄存器的起始地址，范圍：1-0x10000

regArr： 讀取寄存器的值

refCnt： 需要讀取的寄存器數(shù)目，范圍：1-125

返回值

=1：操作成功

=0：不支持該項操作

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（3） int ReadInputRegistersTable （ int startRef， short regArr［］， int refCnt ）;

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功能描述： 讀線圈，實現(xiàn)功能碼1

輸入?yún)?shù)

startRef： 寄存器的起始地址，范圍：1-0x10000

bitArr： 讀取線圈的值

refCnt： 需要讀取的線圈數(shù)目，范圍：1-2000

返回值

=1：操作成功

=0：不支持該項操作

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（4） int ReadCoilsTable（ int startRef， char bitArr［］， int refCnt ）;

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功能描述： 寫線圈，實現(xiàn)功能碼5、15

輸入?yún)?shù)

startRef： 寄存器的起始地址，范圍：1-0x10000

bitArr： 寫線圈的值

refCnt： 需要操作的線圈數(shù)目，范圍：1-2000

返回值

=1：操作成功

=0：不支持該項操作

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（5） int WriteCoilsTable（ int startRef， const char bitArr［］， int refCnt ）;

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功能描述： 讀離散量，實現(xiàn)功能碼 2

輸入?yún)?shù)

startRef： 寄存器的起始地址，范圍：1-0x10000

bitArr： 讀取離散量的值

refCnt： 需要讀取的離散量數(shù)目，范圍：1-2000

返回值

=1：操作成功

=0：不支持該項操作

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（6） int ReadInputDiscretesTable（ int startRef， char bitArr［］， int refCnt ）;