试用4 Modbus-RTU主机

使用libmodbus库实现一个modbus-rtu的主机测试，并将获取的设备信息写入到redis实时数据库中。

Libmodbus库的编译

下载libmodbus库

在libmodbus官网下载libmodbus库，网址为:https//libmodbus.org/download/

交叉编译

解压刚才下载的库压缩包，

unzip libmodbus-master.zip

生成Makefile：

./configure --host=loongarch64-linux- --prefix=~/2k500/libmodbus/install

在执行配置的配过成中，会出现如下图所示的错误提示。

解决的方法：

由于龙芯的处理器配置描述在系统中不存在，所以会出现这样的提示。需要更换包含龙芯信息的如下两个文件config.guess和config.sub。将下载的两个文件替换掉/usr/share/misc中的原有两个文件即可。

执行make & make install 后，可编译出所需的库文件。

部署

在执行了make install后，在我们执行的目录中会建立一个install目录，其中包含三个文件夹，尤其是lib下的文件，放置到2k500的相应目录下，我们就完成了部署。

hiredis库

为了在程序中直接操作redis数据，我们需要一个接口库。通过网络查询，发现hiredis这个C语言的操作库对于我们来说还是非常的方便的。

Hiredis是Redis数据库的一个极简C客户端库。

它是极简主义的，因为它只增加了对协议的最小支持，但同时它使用了一个高级的类似printf的API。

除了支持发送命令和接收应答之外，它还附带了一个与I/O层分离的应答解析器。它是一个流解析器，设计为易于重用，例如，它可以用于更高级别的语言绑定，以实现高效的应答解析。

Hiredis只支持二进制安全的Redis协议，所以你可以使用它与任何版本的Redis >= 1.2.0。

这个库附带了多个api。有同步API、异步API和应答解析API。

交叉编译

源码下载：

https://github.com/redis/hiredis（官方提供）

也可以在gitee上找到源码，下载速度也快，推荐。

将下载源码解压到ubuntu的开发环境各种，执行如下命令完成编译：

make CC=loongarch64-linux-gnu-gcc

将库文件和头文件分别提取出来备用。

部署

我们需要将编译生成的动态库复制到ls2k500系统中的 /usr/lib目录下，并且需要修改为：

cd /usr/lib
mv libhiredis.so libhiredis.so.1.1.1-dev
ln –s libhiredis.so.1.1.1-dev libhiredis.so

实现modbus主站功能与仿真子站通讯

程序目录建立

建立主站程序目t3（目录随便），建立目录结果如下图所示：

其中包括inc（头文件目录），lib（库文件目录），src（源文件目录），Makefile文件。

代码实现

程序代码包含两个部分，分别为Modbus主站数据获取功能代码，和redis数据库操作代码。
1）modbus主站代码

利用libmodbus库实现主站功能，主要步骤。
Modbus对象创建：

// 创建modbus对象
ctx = modbus_new_rtu(ip_or_device, 115200, 'N', 8, 1);

从站站号设置：

// 设置从站号
if (use_backend ==RTU) {
        modbus_set_slave(ctx,SERVER_ID);
}

响应时间设置（100ms）：

// 设置超时时间 100ms
modbus_set_response_timeout(ctx, 0, 100 * 1000);

连接：

// 连接
if (modbus_connect(ctx) == -1) {
     fprintf(stderr, "Connectionfailed: %s\n",      modbus_strerror(errno)); 
     modbus_free(ctx);
     return -1;
}

根据设备信息，建立数据存储内存空间：这里主要读取输入状态，保持寄存器和输入寄存器。

// 创建设备数据存储空间
/* Allocate and initialize the memory to store the bits */

nb_points = (UT_BITS_NB > UT_INPUT_BITS_NB) ? UT_BITS_NB : UT_INPUT_BITS_NB;

tab_rp_bits = (uint8_t *) calloc(nb_points, sizeof(uint8_t));
/*Allocate and initialize the memory to store the registers */

nb_points = (UT_REGISTERS_NB > UT_INPUT_REGISTERS_NB) ? UT_REGISTERS_NB: UT_INPUT_REGISTERS_NB;

tab_rp_registers= (uint16_t *) calloc(nb_points, sizeof(uint16_t));

获取数据的循环主体（简略）：

// 完成设备数据获取
while(1)
{

/** DISCRETE INPUTS **/

rc = modbus_read_input_bits(ctx,UT_INPUT_BITS_ADDRESS, UT_INPUT_BITS_NB, tab_rp_bits);

/** HOLDING REGISTERS **/

rc = modbus_read_registers(ctx, UT_REGISTERS_ADDRESS, UT_REGISTERS_NB, tab_rp_registers);
/** INPUT REGISTERS **/

rc = modbus_read_input_registers(ctx, UT_INPUT_REGISTERS_ADDRESS, UT_INPUT_REGISTERS_NB,   tab_rp_registers);
usleep(1000 * 1000);

}

清理现场，关闭连接：

/*Close the connection */
modbus_close(ctx);
modbus_free(ctx);

2）redis数据操作代码

利用hiredis库完成redis数据的操作，hiredis的各个函数的具体使用网上挺多的，这里就不详细描述了。主要实现步骤：

连接redis数据库：

//连接redis，若出错redisContext.err会设置为1，redisContext.errstr会包含描述错误信息

redisContext *redis_handle = redisConnect("172.17.100.102", 6379);
if (redis_handle == NULL || redis_handle->err)
{

     if (redis_handle)
     {
           printf("Error:%s\n", redis_handle->errstr);
    }
    else
    {
           printf("can't allocate redis context\n");
     }

      return -1;
}

输入数据库密码：

reply  = (redisReply *)redisCommand(redis_handle, "AUTH %s", passwd);


if( reply == NULL)
{
printf("Error: AUTH error!\n");
redisFree(redis_handle);
printf("redisFree\n");
return -1;
}
if( !(reply->type ==
REDIS_REPLY_STATUS && memcmp(reply->str, "OK", 2) == 0) )
{
printf("Error: AUTH error!\n");
freeReplyObject(reply);
redisFree(redis_handle);
printf("redisFree\n");

return -1;
}

读取的离散输入数据写入（数据库中键值为BIT+数字）：

for (i = 0; i <UT_INPUT_BITS_NB; i++) {
//set
reply = (redisReply *)redisCommand(redis_handle , "SET BIT%d%02X", i, tab_rp_bits[i]);

if (reply!=NULL && reply->type==REDIS_REPLY_STATUS)
{
printf("%s\n", reply->str);
}
freeReplyObject(reply);
}

读取的保持寄存器写入（数据库中键值为HOLD_REG+数字）：

for (i = 0; i <UT_REGISTERS_NB; i++) {

//set
reply = (redisReply *)redisCommand(redis_handle , "SET HOLD_REG%d%04X", i, tab_rp_registers[i]);
if (reply!=NULL && reply->type==REDIS_REPLY_STATUS)
{
     printf("%s\n", reply->str);
}

freeReplyObject(reply);
}

读取的输入寄存器写入（数据库中键值为INPUT_REG+数字）：

for (i = 0; i <UT_INPUT_REGISTERS_NB; i++) {
//set

reply = (redisReply *)redisCommand(redis_handle , "SET INPUT_REG%d%04X", i, tab_rp_registers[i]);
if (reply!=NULL && reply->type==REDIS_REPLY_STATUS)
{
     printf("%s\n", reply->str);
}

freeReplyObject(reply);
}

modbusslave模拟子站软件

网上搜索可以找到modbus的子站仿真软件，用来配合调试比较方便。

实测运行效果

Modbus slave模拟保持寄存器的存储状态。

Modbus主机获取modbus辅机保持寄存器数据内容。

通过treenms观察redis数据库中的保持寄存器内容。