開發一款支持主機模式的FreeModbus協議棧

簡介

這是 armink 大神移植的 Freemodbus 協議棧。同時支持主機和從機的功能。

FreeModbus 是一款開源的 Modbus 協議棧，但是只有從機開源，主機源碼是需要收費的。同時網上也沒有發現比較好的開源的 Modbus 主機協議棧，所以才開發這款支持主機模式的 FreeModbus 協議棧。本版 FreeModbus版本號更改為V1.6，特性如下：

新增加的主機源碼與原有從機的風格及接口保持一致；
支持主機與從機在同一協議棧運行；
支持實時操作系統及裸機移植；
為應用提供多種請求模式，用戶可以選擇阻塞還是非阻塞模式，自定義超時時間等，方便應用層靈活調用；
支持所有常用的Modbus方法。

文件結構

注：所有帶_m后綴的文件為主機模式下必須使用的文件，如使用從機模式則無需這些文件。

許可證

Freemodbus 軟件包遵循 BSD 許可，詳見 LICENSE 文件。

依賴

RT_Thread UART 設備

獲取方式

使用 Freemodbus 軟件包需要在 RT-Thread 的包管理器中選擇它，具體路徑如下：

最后讓 RT-Thread 的包管理器自動更新，或者使用 pkgs --update 命令更新包到 BSP 中。

使用方法

數據緩沖區

數據緩沖區定義的位置位于 FreeModbus\port\user_mb_app_m.c 文件頂部，共計 4種數據類型。 FreeModbus從機默認使用 一維數組 作為緩存區數據結構，主機可以存儲所有網內從機的數據，所以主機采用 二維數組 對所有從機節點數據進行存儲。二維數組的列號代表寄存器、線圈及離散量地址，行號代表從機節點ID，但需要做減一處理，例如usMRegHoldBuf[2][1]代表從機ID為 3，保持寄存器地址為 1 的從機數據。

Modbus 數據處理回調接口

Modbus 一共有4種不同的數據類型，所有的 Modbus 功能都圍繞這些數據類型進行操作。由于不同的用戶數據緩沖區結構可能有所不同，那么對應的 Modbus 數據處理方式也就存在差異，所以用戶需要把每種數據類型對應的操作，按照自己的數據緩沖區結構進行定制實現。所有的 Modbus 數據處理回調接口如下：

對于數組形式的數據緩沖區結構，源碼中已經做好了移植，直接使用即可。

初始化配置流程

本協議棧所有配置參數都位于FreeModbus\modbus\include\mbconfig.h，目前協議棧支持主機及從機兩種模式，并且支持兩種模式同時開啟。從機支持Modbus RTU 、Modbus ASCII 及Modbus TCP 3種模式，主機現在只支持常用的Modbus RTU模式。在使用主機的過程中，用戶需要對廣播的轉換延時時間、命令響應超時時間及從機數量做以配置。需要注意的是，目前協議棧只支持從機地址連續，并且起始地址從1開始。

正常使用流程

調用eMBMasterInit方法初始化Modbus主機協議棧，主機涉及到的一些硬件就在這個時候做了初始化
調用eMBMasterEnable方法啟動Modbus主機
通過在線程或者定時器輪詢調用eMBMasterPoll方法，輪詢周期決定了命令的響應時間。
調用主機請求API方法，設定一定的請求超時時間，直到方法有結果后才會返回。如果方法執行成功并且命令是讀命令，可以通過查看Modbus主機的數據緩沖區，獲取最新從機數據。

具體的使用方法，可以參考 /samples 目錄下的示例代碼。調試 Modbus 的主從機程序可以在 PC 上使用 Modbus Poll 和 Modbus slave 軟件配合調試。

異常處理流程

異常處理主要出現在主機正常使用過程中，所有的主機請求API的錯誤碼都在第三章開頭已經做以描述，針對的這些錯誤碼，用戶需要根據自己的產品特征去完成不同的動作。建議用戶自己封裝實現主機請求方法的重發機制，這樣實現方式比較靈活，一般是在接收到幀數據出錯及命令響應超時的錯誤碼時需要重發，重發次數自動加一，如果重發次數超過設定值則認為從機掉線，以后所有只要是發給這個從機命令都被提前攔截掉；如果第二次重發命令響應成功，則自動清零該從機重發次數。上述所有功能可以利用主機請求方法或者使用FreeModbus\port\portevent_m.c中的回調接口來實現，用戶可以根據自己的需求靈活選擇。