libmodbus从机回应

文章目录

• 一、modbus_mapping_new_start_address函数
• • • **函数原型**
    • **参数说明**
    • **功能描述**
    • **工作原理**
    • **返回结构体：`modbus_mapping_t`**
    • **示例代码**
    • **错误处理**
    • **总结**
• 二、modbus_reply函数
• • • **函数原型**
    • **参数说明**
    • **功能描述**
    • **错误处理**
    • **返回值**
    • **Modbus 响应格式**
    • **示例代码**
    • **Modbus 错误响应的示例**
    • **总结**

一、modbus_mapping_new_start_address函数

modbus_mapping_new_start_address 是 libmodbus 库中的一个函数，用于创建一个新的 modbus_mapping_t 结构体，并分配内存以存储 Modbus 数据区的映射。这些数据区包括离散输出（bits）、离散输入（input bits）、保持寄存器（registers）和输入寄存器（input registers）。这个函数通过传入的参数来定义各个数据区的起始地址和数量，并为这些数据区分配内存。

函数原型

modbus_mapping_t *modbus_mapping_new_start_address(
    unsigned int start_bits,
    unsigned int nb_bits,
    unsigned int start_input_bits,
    unsigned int nb_input_bits,
    unsigned int start_registers,
    unsigned int nb_registers,
    unsigned int start_input_registers,
    unsigned int nb_input_registers
);

参数说明

• start_bits：离散输出（Coils）区的起始地址。
• nb_bits：离散输出（Coils）的数量。
• start_input_bits：离散输入（Discrete Inputs）区的起始地址。
• nb_input_bits：离散输入（Discrete Inputs）的数量。
• start_registers：保持寄存器（Holding Registers）区的起始地址。
• nb_registers：保持寄存器（Holding Registers）的数量。
• start_input_registers：输入寄存器（Input Registers）区的起始地址。
• nb_input_registers：输入寄存器（Input Registers）的数量。

功能描述

modbus_mapping_new_start_address 的主要作用是为 modbus_mapping_t 结构体分配内存，并初始化指向这些数据区的指针。这些数据区的起始地址和数量由传入的参数决定。该函数在成功时返回一个指向 modbus_mapping_t 结构体的指针，在失败时返回 NULL，并将 errno 设置为 ENOMEM（内存不足）。

工作原理

1. 内存分配：

   • 根据每种数据区的数量（例如 nb_bits, nb_input_bits 等），该函数为每个数据区分配足够的内存空间。
   • 这些内存空间用于存储数据，例如离散输出的位、输入寄存器的值等。

2. 初始化映射结构：

   • 函数会将数据区的指针存储到返回的 modbus_mapping_t 结构体中，使得每个数据区能够通过指针直接访问。
   • 每个数据区的起始地址由用户提供，并且数据区的起始地址与 Modbus 地址的约定相对应。

3. 返回值：

   • 如果成功，返回一个指向 modbus_mapping_t 结构体的指针，用户可以通过该结构体访问和修改 Modbus 数据。
   • 如果内存分配失败，返回 NULL，并且 errno 被设置为 ENOMEM，表示内存不足。

返回结构体：modbus_mapping_t

modbus_mapping_t 结构体是一个包含多个指向数据区的指针的结构体，通常包括以下内容：

• nb_bits：离散输出（Coils）的数量。
• nb_input_bits：离散输入（Discrete Inputs）的数量。
• nb_registers：保持寄存器（Holding Registers）的数量。
• nb_input_registers：输入寄存器（Input Registers）的数量。
• tab_bits：指向离散输出数据的指针。
• tab_input_bits：指向离散输入数据的指针。
• tab_registers：指向保持寄存器数据的指针。
• tab_input_registers：指向输入寄存器数据的指针。

示例代码

#include <modbus.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    // 创建 Modbus 映射，指定起始地址和数据区数量
    modbus_mapping_t *mb_mapping = modbus_mapping_new_start_address(
        0,  // 离散输出的起始地址
        100, // 离散输出的数量
        100, // 离散输入的起始地址
        100, // 离散输入的数量
        1,  // 保持寄存器的起始地址
        100, // 保持寄存器的数量
        0,  // 输入寄存器的起始地址
        100  // 输入寄存器的数量
    );

    if (mb_mapping == NULL) {
        fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n");
        return -1;
    }

    // 访问映射中的数据
    mb_mapping->tab_bits[0] = 1;  // 设置第一个离散输出为 1
    mb_mapping->tab_registers[0] = 1234;  // 设置第一个保持寄存器为 1234

    // 打印一些数据
    printf("First coil: %d\n", mb_mapping->tab_bits[0]);
    printf("First register: %d\n", mb_mapping->tab_registers[0]);

    // 释放映射内存
    modbus_mapping_free(mb_mapping);

    return 0;
}

错误处理

如果内存分配失败（如系统内存不足），modbus_mapping_new_start_address 函数会返回 NULL，并将 errno 设置为 ENOMEM，用户应当检查返回值并根据需要进行错误处理。

总结

• modbus_mapping_new_start_address 用于创建一个新的 Modbus 数据映射结构，并为各个数据区分配内存。
• 它接受多个参数来指定数据区的起始地址和数量，这些参数将用于初始化 modbus_mapping_t 结构体。
• 返回的结构体包含指向各个数据区的指针，用户可以用来读取和写入 Modbus 数据。
• 内存分配失败时，函数返回 NULL，并设置 errno 为 ENOMEM。

二、modbus_reply函数

modbus_reply 是 libmodbus 库中的一个重要函数，用于处理接收到的 Modbus 请求并发送相应的响应。该函数根据收到的请求数据构造一个响应，并通过 Modbus 协议将响应发送回客户端。若发生错误，函数将根据错误类型构造相应的错误响应。

函数原型

int modbus_reply(modbus_t *ctx,
                 const uint8_t *req,
                 int req_length,
                 modbus_mapping_t *mb_mapping);

参数说明

• ctx：一个指向 modbus_t 类型的指针，表示 Modbus 上下文。该上下文包含与通信相关的所有设置（如端口、协议类型、从站地址等）。

• req：指向接收到的请求数据的指针，req 是一个字节数组，包含了接收到的 Modbus 请求报文。

• req_length：请求数据的长度，单位为字节。它告诉 modbus_reply 函数请求数据的大小。

• mb_mapping：指向 modbus_mapping_t 类型的指针。modbus_mapping_t 是 Modbus 映射结构，包含了寄存器和位的内存映射（例如，离散输出、输入寄存器等）。此参数用于执行实际的 Modbus 数据操作。

功能描述

modbus_reply 函数的主要功能是根据接收到的 Modbus 请求，分析请求内容，构造响应并将其发送回请求方。它通过以下步骤完成操作：

1. 分析请求：

   • 解析 req 中的请求数据，确定请求的功能码、请求的目标地址、请求的寄存器地址和长度等信息。
   • 根据请求的内容，判断应该执行哪种操作（读取、写入寄存器，或是错误响应等）。

2. 执行操作：

   • 根据请求的类型，执行实际的操作。比如：
     • 读取数据：根据请求的数据类型（如离散输出、保持寄存器等），从 mb_mapping 中提取相应的数据。
     • 写入数据：根据请求的目标地址和写入的值，修改 mb_mapping 中相应的数据区。

3. 构建响应：

   • 如果请求处理成功，构建一个符合 Modbus 协议格式的响应报文。
   • 如果发生错误（如非法操作、地址越界等），则根据错误类型构建相应的错误响应。

4. 发送响应：

   • 将构建好的响应数据通过 ctx 中配置的通信通道（如串口、TCP 等）发送回客户端。

错误处理

如果在请求分析或数据处理过程中发生错误，modbus_reply 会根据错误类型构造错误响应。Modbus 错误响应的格式通常为：

• 功能码保持不变。
• 错误标识符会在功能码的基础上加上 0x80（例如，如果原功能码是 0x03（读取保持寄存器），则错误响应的功能码将是 0x83）。
• 错误代码指示具体错误类型，比如地址越界、非法功能码等。

返回值

• 如果成功，返回发送的字节数，即响应的长度。
• 如果失败，返回 -1，表示出现了错误。

Modbus 响应格式

Modbus 响应包含以下几个部分：

1. 功能码：与请求的功能码相同，若发生错误则将功能码加上 0x80。
2. 字节数：响应中有效数据的字节数。
3. 数据：响应的数据（根据请求的类型，可能是寄存器的值、离散输出的状态等）。
4. 错误代码（如果发生错误）：如非法功能码、非法数据等。

示例代码

#include <modbus.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    // 创建 Modbus TCP 上下文
    modbus_t *ctx = modbus_new_tcp("127.0.0.1", 502);
    if (ctx == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to create Modbus context\n");
        return -1;
    }

    // 创建 Modbus 映射结构，设置初始数据区
    modbus_mapping_t *mb_mapping = modbus_mapping_new_start_address(0, 100, 100, 100, 0, 100);
    if (mb_mapping == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to create Modbus mapping\n");
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }

    // 假设我们从某种通信协议获取了请求数据
    uint8_t req[256];  // 请求数据
    int req_length = 0; // 假设请求的长度

    // 调用 modbus_reply 处理请求并发送响应
    int ret = modbus_reply(ctx, req, req_length, mb_mapping);
    if (ret == -1) {
        fprintf(stderr, "Error handling Modbus request\n");
    }

    // 释放资源
    modbus_mapping_free(mb_mapping);
    modbus_free(ctx);

    return 0;
}

Modbus 错误响应的示例

如果请求包含错误，例如请求一个不存在的寄存器，modbus_reply 会构建一个错误响应。例如，如果请求读取保持寄存器，但请求的地址超出了有效范围，那么响应的功能码将是原功能码（例如 0x03）加上 0x80，错误代码则会表示“非法地址”。

错误响应格式示例：

// 请求功能码：0x03
// 错误响应功能码：0x83  // 0x03 + 0x80
// 错误代码：0x02  // Illegal Data Address (非法地址)

总结

• modbus_reply 函数用于处理接收到的 Modbus 请求，并发送响应。
• 根据请求类型，它会执行读取或写入操作，并根据需要构造错误响应。
• 如果操作成功，返回发送的字节数；如果发生错误，返回 -1。
• 在实际应用中，该函数处理 Modbus 协议的基本通信，包括正常的请求处理和错误处理。