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【EVB-335X-II试用体验】之基于libmodbus库的Modbus-RTU从站的C/S架构软件开发（QT多线程监听服务） 在《【EVB-335X-II试用体验】之基于libmodbus库的Modbus-TCP从站的C/S架构软件开发》这篇试用报告中，我们介绍了如何在将libmodbus TCP库应用在EVB-335X-II开发板上，实现了以树莓派3B为主机，EVB-335X-II为从机，由EVB-335X-II开发板为树莓派提供服务的例程。 在一些工业应用中，有些场合是不适合使用以太网的，多数是采用RS485电气接口，结合Modbus RTU通讯协议实现对底层数据采集器的联网。这篇试用报告我们将介绍如何在EVB-335X-II开发板上应用libmodbus库的RTU功能模块，实现EVB-335X-II开发板作为服务提供端，为上层应用提供底层采集到的数据。 相对于上一篇使用报告，由于我们没有采用多线程技术，在EVB-335X-II开发板上启动RTU服务后，整个GUI处于for循环中，无法接收用户的其他操作，服务次数也无法动态显示，只有在Modbus主机结束连接后，才显示出EVB-335X-II到底服务了几次。为了解决上述存在的问题，这篇报告中，我们设计一个多线程类，由该类去承载Modbus RTU服务，使得服务监听与主界面GUI并行执行，达到动态显示服务次数的目的。 1. 硬件搭建 由于树莓派3B的本身特点，蓝牙模块与串口的冲突，这次实验我采用友善之臂的NanoPi M2作为Modbus RTU主机，硬件连接原理如图所示： 
树莓派UART3对应的驱动未/dev/ttyAMA2。在EVB-335X-II端，由于串口0用于调试作用，串口2-4即可用于TTL，也可用于RS232，而串口1只支持RS232，为了调试方便，我这里就直接选用串口1，串口1的驱动为：/dev/ttyO1 硬件连接如图所示： NanoPi M2侧：
EVB-335X-II侧：
2. EVB-335X-II侧libmodbus rtu服务功能程序 1）服务代码 我们只需要将上一篇试用报告中的TCP换成RTU，并设置串口的驱动程序、波特率、数据位、停止位和奇偶校验位，以及设置RS232还是RS485模式。 代码如下： int s = -1; modbus_t *ctx; modbus_mapping_t *mb_mapping; int rc; int i; int use_backend; uint8_t *query; int header_length; int service_count = 0; use_backend = RTU; if (use_backend == TCP) { ctx = modbus_new_tcp("192.168.1.104", 1502); query = (uint8_t *)malloc(MODBUS_TCP_MAX_ADU_LENGTH); }else if (use_backend == TCP_PI) { ctx = modbus_new_tcp_pi("::0", "1502"); query = (uint8_t *)malloc(MODBUS_TCP_MAX_ADU_LENGTH); }else { ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttyO1",9600, 'N', 8, 1); modbus_set_slave(ctx,SERVER_ID); modbus_rtu_set_serial_mode(ctx,MODBUS_RTU_RS232); query = (uint8_t*)malloc(MODBUS_RTU_MAX_ADU_LENGTH); } header_length= modbus_get_header_length(ctx); modbus_set_debug(ctx, TRUE); mb_mapping = modbus_mapping_new_start_address( UT_BITS_ADDRESS, UT_BITS_NB, UT_INPUT_BITS_ADDRESS, UT_INPUT_BITS_NB, UT_REGISTERS_ADDRESS, UT_REGISTERS_NB_MAX, UT_INPUT_REGISTERS_ADDRESS, UT_INPUT_REGISTERS_NB); if (mb_mapping == NULL) { fprintf(stderr, "Failed to allocate the mapping: %sn", modbus_strerror(errno)); modbus_free(ctx); return; //-1; } /* Examples from PI_MODBUS_300.pdf. Only the read-only input values are assigned. */ /* Initialize input values that's can be only done server side. */ modbus_set_bits_from_bytes(mb_mapping->tab_input_bits, 0,UT_INPUT_BITS_NB, UT_INPUT_BITS_TAB); for (i=0; i < UT_REGISTERS_NB; i++) { mb_mapping->tab_registers = UT_REGISTERS_TAB;; } /* Initialize values of INPUT REGISTERS */ for (i=0; i < UT_INPUT_REGISTERS_NB; i++) { mb_mapping->tab_input_registers = UT_INPUT_REGISTERS_TAB; } if (use_backend == TCP) { s = modbus_tcp_listen(ctx, 1); modbus_tcp_accept(ctx, &s); }else if (use_backend == TCP_PI) { s = modbus_tcp_pi_listen(ctx, 1); modbus_tcp_pi_accept(ctx, &s); }else { rc = modbus_connect(ctx); if (rc == -1) { fprintf(stderr, "Unable to connect %sn", modbus_strerror(errno)); modbus_free(ctx); return; //-1; } } for (;;) { do { rc = modbus_receive(ctx, query); /* Filtered queries return 0 */ } while (rc == 0); /* The connection is not closed on errors which require on reply such as bad CRC in RTU. */ if (rc == -1 && errno != EMBBADCRC) { /* Quit */ break; } /* Special server behavior to test client */ if (query[header_length] == 0x03) { /* Read holding registers */ if (MODBUS_GET_INT16_FROM_INT8(query, header_length + 3) == UT_REGISTERS_NB_SPECIAL) { printf("Set an incorrectnumber of valuesn"); MODBUS_SET_INT16_TO_INT8(query,header_length + 3, UT_REGISTERS_NB_SPECIAL - 1); } else if (MODBUS_GET_INT16_FROM_INT8(query, header_length + 1) == UT_REGISTERS_ADDRESS_SPECIAL){ printf("Reply to thisspecial register address by an exceptionn"); modbus_reply_exception(ctx,query, MODBUS_EXCEPTION_SLAVE_OR_SERVER_BUSY); continue; } else if (MODBUS_GET_INT16_FROM_INT8(query, header_length + 1) ==UT_REGISTERS_ADDRESS_INVALID_TID_OR_SLAVE) { const int RAW_REQ_LENGTH = 5; uint8_t raw_req[] = { (use_backend == RTU) ? INVALID_SERVER_ID :0xFF, 0x03, 0x02, 0x00, 0x00 }; printf("Reply with aninvalid TID or slaven"); modbus_send_raw_request(ctx,raw_req, RAW_REQ_LENGTH * sizeof(uint8_t)); continue; } else if (MODBUS_GET_INT16_FROM_INT8(query, header_length + 1) ==UT_REGISTERS_ADDRESS_SLEEP_500_MS) { printf("Sleep 0.5 s beforereplyingn"); usleep(500000); } else if (MODBUS_GET_INT16_FROM_INT8(query, header_length + 1) ==UT_REGISTERS_ADDRESS_BYTE_SLEEP_5_MS) { /* Test low level onlyavailable in TCP mode */ /* Catch the reply and sendreply byte a byte */ uint8_t req[] ="x00x1Cx00x00x00x05xFFx03x02x00x00"; int req_length = 11; int w_s =modbus_get_socket(ctx); if (w_s == -1) { fprintf(stderr,"Unable to get a valid socket in special testn"); continue; } /* Copy TID */ req[1] = query[1]; for (i=0; i < req_length;i++) { printf("(%.2X)", req); usleep(5000); rc = send(w_s, (constchar*)(req + i), 1, MSG_NOSIGNAL); if (rc == -1) { break; } } continue; } } service_count++; le->setText(QString::number(service_count)); rc = modbus_reply(ctx, query, rc, mb_mapping); if (rc == -1) { break; } } printf("Quit the loop: %sn", modbus_strerror(errno)); if (use_backend == TCP) { if (s != -1) { //close(s); } } modbus_mapping_free(mb_mapping); free(query); /* For RTU */ modbus_close(ctx); modbus_free(ctx); 2）QT多线程 创建一个Mythread线程类，该类继承自QThread，在类定义文件中设计一个指向QLineEdit空间的指针，创建该类时，通过构造函数使QLineEdit指针指向QWidget界面中的实际创建的QLineEdit控件，使得在新创建的现场函数中能够动态调整系统的“服务次数”。 线程类的头文件：
线程的cpp文件，我们在构造函数中设置QLineEdit控件指针，在run函数中设置Modbus服务函数。 构造函数如下所示：
run函数的代码为我们上面贴的关键代码（完整代码见附件，完成的工程文件） 3）多线变量定义与启动 我们在GUI的主窗口类中定义线程变量，在构造函数中创建线程，在启动服务的按钮处理函数中启动线程。 主界面类定义：
构造函数与线程启动函数：
4）波特率 在测试过程中，当波特率设置为115200时，通讯无法连接，可能是我的连线较长，也可能是开发板的驱动还不够稳定，在测试注意将波特率设置为19200或9600,波特率低一些对实际应用影响不大，因为通常，工业应用中，通讯距离较远，9600是最常用的速度参数。 3. NanoPi M2侧Modbus主机的程序设计 Modbus上下文对象定义，以及通讯连接函数如图所示：
Modbus读寄存器函数：
Modbus写寄存器函数：
在读写函数中的，352为寄存器的起始地址，其16进制为0x160,对于与Modbus RTU服务程序unit-test.h文件中，如图所示：
4.上电测试 1）EVB-335X-II上电 给EVB-335X-II开发板上电，执行命令： ifconfig eth0 192.168.1.112 mount -t nfs 192.168.1.109:/nfsshare /mnt-o nolock cd /mnt ./libmodbustest_rtu 命令执行结果如图所示：
点击服务启动按钮，启动服务。 2）NanoPi M2上电 给NanoPi M2上电，编辑代码，设置串口驱动程序，及通讯参数：
执行命令设置ttyAMA2的权限： chmod 777 /dev/ttyAMA2 编译Modbus主机程序，运行程序：
3）测试程序 在NanoPi M2上点击读取寄存器按钮，执行结果如图所示：
说明我们成功的读取了3个数据，数据内容如图所示：
连续再执行两次。然后我们点击将数据写入寄存器按钮，执行结果如图所示：
我们再次点击读取寄存器数据，结果如图所示：
说明，我们成功的修改了服务器端寄存器中保存的数据。 我们在看看服务器端记录的服务次数：
在操作的过程中，我们可以发现，服务次数编辑框中的数字是在动态变化的，说明我们的基于QT GUI的多线程设计也是成功的。 5. 小结 通过上述的程序设计，我们实现了基于libmodbus的RTU通讯主、从功能，并且较好的利用了QThread的多线程编程模型，使得Modbus RTU服务监听功能与QT主界面线程并行执行，改善了用户QT GUI界面的操作体验。 
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