嵌入式Linux 串口编程系列4——EasyARM287开发板通过freemodbus实现Modbus通信

   前面的文章分析了串口的一些基本知识，在工业应用中，串口通信比较常用的协议就是Modbus RTU，freemodbus是一款微型modbus协议栈，之前对各种单片机、小型处理器支持的比较好，从V1.6版本开始，对Linux也支持了，下面先简单的分析总结下freemodbus的工作流程：

   我们知道Modbus通信的重点一方面是数据解析，另一方面就是串口的 不定长 数据接收，因为modbus的命令还是有很多种的，不同的命令，长度都是不同的，尤其是“写”多个寄存器命令，直接跟要写的寄存器数量成正比，这就要求串口能够接收不定长数据。之前的文章介绍过各种方式，既要保证实时性，又要保证数据准确性，最好的效果就是，一旦串口接收到最后一个字符后，很快就触发modbus处理。

   freemodbus的接收处理方式采用的是 定时器计时，当串口有数据接收时，触发定时器开始计时，每接收一个字节，重置定时器，这样能保证在接收数据的过程中，定时器是不会溢出的，这一点与 前面文章讲的 termios结构体中的 VTIME是一样的道理。等到串口接收全部数据后，由于没有对定时器进行重置，所以定时器就会按照设定的溢出时间（一般是3.5个字符时间），溢出，在串口溢出中断服务程序中，将要更新 状态机FSM，而eMBPoll函数则会进行modbus协议的解析。

   在非Linux的系统中，上面说的定时器是通过 实际的 定时器外围来实现的，当然串口的 收发都是采用 指定外围的发送和接收中断来实现的。而在Linux中，由于多级分层的编程思想，应用程序的程序员基本上是可以不接触具体的硬件的，尤其是linux下的timeval 结构体，本身就能实现 微秒 级的 时间获取，所以这里就不再需要 再使用一个  定时器 外围了，而是虚拟了一个 计时  函数，也能实现定时器的效果。而串口的发送，自然是使用 write函数。

    在freemodbus  LINUX中，串口的接收，作者也是采用定时器 计时实现的，termios中的VMIN和VTIME都是设置为0，这就意味 着串口只要有数据，read就会改变 阻塞状态，同时配合select机制，实现串口的接收，freemodbus是  典型使用状态机FSM的案例，把串口 数据流细分成 n多个状态，这样做的优点就是 程序代码非常稳健，当然缺点就是 代码量 有点大，上手稍微优点难。 不过结合上面的 接收原理理解起来不难。

下面说一下移值步骤：

1.修改 配置地址  串口参数 等，
  位置：demo.c 
  L112
  原：
  	else if( eMBInit( MB_RTU, 0x0A, 0, 38400, MB_PAR_EVEN ) != MB_ENOERR )
  修改为  else if( eMBInit( MB_RTU, 0x01, 0, 9600, MB_PAR_NONE ) != MB_ENOERR )

  之所以这么改的原因是，modbus通信，不适合波特率过高，为了传输质量。
	
2、删掉 设备信息配置，不需要，
	位置：demo
	L117...
	else if( eMBSetSlaveID( 0x34, TRUE, ucSlaveID, 3 ) != MB_ENOERR )
    {
        fprintf( stderr, "%s: can't set slave id!\n", PROG );
        iExitCode = EXIT_FAILURE;
    }
	
	
3、修改 串口 初始化中的  打开串口的 “路径”字符串
	位置：port/portserial.c
	L101
	
	原：
    snprintf( szDevice, 16, "/dev/ttyS%d", ucPort );
	改：
    snprintf( szDevice, 16, "/dev/ttySP%d", ucPort );
	
3、修改 定时器 超时统计函数,这里应该是个bug，
	位置：port/porttimer.c
	L73-74
	
	原：
    ulDeltaMS = ( xTimeCur.tv_sec - xTimeLast.tv_sec ) * 1000L +
                ( xTimeCur.tv_usec - xTimeLast.tv_usec ) * 1000L;
	改：
    ulDeltaMS = ( xTimeCur.tv_sec - xTimeLast.tv_sec ) * 1000L +
                ( xTimeCur.tv_usec - xTimeLast.tv_usec ) / 1000L;
				
4、修改寄存器起始地址及 数量
	位置：demo.c
	L38-41
	原：
	#define REG_INPUT_START 1000
	#define REG_INPUT_NREGS 4
	#define REG_HOLDING_START 2000
	#define REG_HOLDING_NREGS 130
	
	该：
	#define REG_INPUT_START 	1
	#define REG_INPUT_NREGS 	200
	#define REG_HOLDING_START 	1
	#define REG_HOLDING_NREGS 	200
	
	即输入和保持寄存器起始地址都为1，数量为200个。

重新编写Makefile如下

# 交叉环境变量
CROSS  = arm-fsl-linux-gnueabi-

# gcc 变量
CC     = $(CROSS)gcc

# lib
LIBS    = -pthread

# strip函数-优化代码
STRIP  = $(CROSS)strip

# CFLAGS-系统变量，编译器参数 
CFLAGS = -g -O2 -Wall


# 头文件路径
INC = -I. -Iport -I../../modbus/rtu \
      -I../../modbus/ascii -I../../modbus/include

# 目标
TARGET = modbusrtu

# 源文件
SRC = demo.c port/portevent.c port/portother.c \
      port/portserial.c port/porttimer.c \
      ../../modbus/mb.c \
      ../../modbus/rtu/mbrtu.c ../../modbus/rtu/mbcrc.c \
      ../../modbus/ascii/mbascii.c \
      ../../modbus/functions/mbfunccoils.c \
      ../../modbus/functions/mbfuncdiag.c \
      ../../modbus/functions/mbfuncdisc.c \
      ../../modbus/functions/mbfuncholding.c \
      ../../modbus/functions/mbfuncinput.c \
      ../../modbus/functions/mbfuncother.c \
      ../../modbus/functions/mbutils.c 

# 目标文件
OBJS = $(SRC:.c=.o)

# 链接为可执行文件
$(TARGET): $(OBJS)
	$(CC) $^ -o $@ $(LIBS)

.PHONY: clean

clean:
	rm -f $(OBJS)

install : $(TARGET) clean
	@echo compile....
	cp $(TARGET) /var/tftpboot
	@echo end..

%.o : %.c
	$(CC) $(CFLAGS) $(INC) -o $@ -c $<

  执行make install 会生成 modbusrtu 执行文件， 将其copy到 EasyARM287开发板下，修改文件权限为 可执行，然后执行，才是开发板就是Modbus从设备，通信地址为 1，串口参数为 9600-8-N-1，在Windows下运行 Modbus Poll软件，通信界面如下：

由于没有对 输入和 保持寄存器赋值，所以都是0，不过测试通信正常。

代码git地址如下：

https://github.com/YorkJia/modbusRTU-Linux.git