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內容簡介

Modbus是工業自動化領域使用廣泛的通信協議之一，隨著電子、計算機和通信技術的不斷發展，特別是物聯網以及“互聯網 ”等概念的興起，Modbus通信技術也從串行總線發展到了Modbus TCP，方興未艾。為了讓廣大在校學生、工業控制和自動化工程師、技術人員了解Modbus協議的內涵，特別是徹底掌握Modbus通信技術的軟件開發方法,作者從初學者的角度，由淺入深，循循善誘，以文字和畫面相結合的方式撰寫了本書。本書分為11章，依次介紹了Modbus協議，特別是功能碼消息幀的定義，然后從軟件開發的角度，詳細介紹了輔助調試工具、軟件開發環境的構筑，重點介紹和解析了libmodbus開發庫的源代碼，以及使用libmodbus在不同語言環境下的開發技巧。閱讀本書，可快速入門并精通Modbus軟件開發技術。作為一本軟件技術開發指南的書籍，本書不僅僅局限于Modbus通信協議，對其他通信協議的軟件開發也有很強的參考價值。本書可作為各大中專院校、工程設計院、系統集成商和工廠企業的Modbus通信協議開發人員的軟件設計和開發的入門指導書籍，也可作為工業自動化領域及物聯網開發的參考資料，還可供廣大自動化及通信專業的教師、學生及物聯網開發愛好者閱讀。

編輯推薦

著重講述如何快速入門并精通Modbus軟件開發技術，適用于初學Modbus通信協議的讀者。如果你想用C/C 語言開發Modbus通信庫，如果你想用其它語言(如Visual Basic、Visual C#)開發Modbus應用程序，如果你想從事物聯網或Modbus測試開發，本書干貨滿滿，值得一讀。

作者簡介

楊更更 2003年畢業于清華大學，先后加入中國航天科工集團公司、日本橫河電機株式會社等多家大型企業工作。曾作為主要研發人員，參與過多個大型項目的開發，了解并精通各現場總線通信協議，所開發的多個軟硬件設備，正在世界各地穩定地運行。作為一個純粹的技術開發者，閑暇時愛讀書，所獵甚廣，每有所得便欣欣然也。

在線預覽

第5章libmodbus開發庫Modbus作為一種常見的工業通信協議，幾乎被所有的設備所支持，如果能在軟件或者設備中增強Modbus通信功能，無疑對于市場應用來說是個很吸引人的賣點。而對于Modbus開發來說，網絡上存在相當多的開源庫，其中libmodbus(www.libmodbus.org)和freemodbus(www.freemodbus.org)可以說是其中的翹楚，值得開發者認真分析和學習。5.1功能概要古人云: “登高而招，臂非加長也，而見者遠；順風而呼，聲非加疾也，而聞者彰。假輿馬者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而絕江河。君子生非異也，善假于物也”。確實，在互聯網以及開源項目蓬勃發展的時代，閉門造車已顯得非常不合時宜。libmodbus 是一個免費的跨平臺的支持RTU和TCP的Modbus庫，遵循LGPL v2.1 協議。libmodbus支持Linux、Mac OS X、FreeBSD、QNX和Windows等操作系統。libmodbus可以向符合Modbus協議的設備發送和接收數據，并支持通過串口或者TCP網絡進行連接。作為一個開源項目，libmodbus還處于開發測試階段，代碼量還不是十分龐大，文檔和注釋也不夠，本章通過對libmodbus源代碼的閱讀過程，一方面可以進一步理解Modbus協議，同時也可以學習下一個好的開源項目的代碼組織及開發過程。libmodbus官方網站libmodbus.org/，現在穩定的版本是v3.0.6，當前近期版是v3.1.4，可以從libmodbus.org/download/下載源碼。作為開源軟件，還可以從GitHub網站獲取近期版本代碼。GitHub: https://github.com/stephane/libmodbus.git5.2源碼獲取與編譯首先，訪問libmodbus官方GitHub網站https://github.com/stephane/libmodbus，并下載近期版本源代碼。如圖51所示，單擊[Clone or download]按鈕，再單擊[Download ZIP]按鈕，則自動下載近期的源代碼。圖51下載libmodbus源碼源碼下載完畢，解壓下載的zip文件，如圖52所示。簡單查看源代碼根目錄的構成: 圖52解壓libmodbus源碼 doc目錄: libmodbus庫的各API接口說明文檔。 m4目錄: 存放GNU m4文件，在這里對理解代碼沒有意義，可忽略。 src目錄: 全部libmodbus源文件。 tests目錄: 包含自帶的測試代碼。其他文件對我們理解源代碼關系不大，可以暫時忽略。進一步展開src代碼目錄，如圖53所示。圖53libmodbus源碼構成 win32: 定義了在Windows下使用Visual Studio編譯時的項目文件和工程文件，以及相關配置選項等。其中，modbus9.sln默認使用的是Visual Studio 2008。 Makefile.am: Makefile.am是Linux下AutoTool編譯時讀取相關編譯參數的配置文件，用于生成Makefile文件，因用于Linux下開發，在這里暫時忽略。 modbus.c: 核心文件，實現Modbus協議層，定義共通的Modbus消息發送和接收函數、各功能碼對應的函數。 modbus.h: libmodbus對外暴露的接口API頭文件。 modbusdata.c: 數據處理的共通函數，包括大小端相關的字節、位交換等函數。 modbusprivate.h: libmodbus內部使用的數據結構和函數定義。 modbusrtu.c: 通信層實現，RTU模式相關的函數定義，主要是串口的設置、連接及消息的發送和接收等。 modbusrtu.h: RTU模式對外提供的各API定義。 modbusrtuprivate.h: RTU模式的私有定義。 modbustcp.c: 通信層實現，TCP模式下相關的函數定義，主要包括TCP/IP網絡的設置、連接、消息的發送和接收等。 modbustcp.h: 定義TCP模式對外提供的各API定義。 modbustcpprivate.h: TCP模式的私有定義。 modbusversion.h.in: 版本定義文件。下面開始嘗試在Visual Studio 2015中編譯libmodbus庫文件。為了在Visual Studio下展開項目，首先雙擊configure.js，用以生成 config.h 和 modbusversion.h文件。然后打開前面已經安裝的開發環境Visual Studio 2015，在Visual Studio 2015中，打開modbus9.sln文件，彈出項目文件升級對話框，如圖54所示。圖54libmodbus項目文件升級對話框在圖54中勾選全部可選項，然后單擊[OK]按鈕，完成項目文件升級。在Visual Studio 2015中打開后，源代碼展開如圖55所示。圖55libmodbus項目文件結構此時如果直接編譯工程文件，將發生編譯錯誤。原因是其中新生成的文件modbusversion.h沒有正確加載，在文件上單擊右鍵選擇[Remove]菜單，刪除舊的文件，同時，在目錄Header Files上右鍵單擊，在彈出的菜單中依次選擇[Add]→[Existing Item...]，重新加載新生成的modbusversion.h文件，如圖56所示。圖56修改或者添加文件嘗試著再次編譯看看: 在項目名稱上單擊右鍵，在彈出的菜單上選擇[Rebuild Solution]菜單項，如圖57所示。libmodbus庫文件開始編譯。圖57編譯libmodus庫文件編譯完成的時候，出現編譯錯誤，如圖58所示。圖58編譯libmodus出現錯誤為了解決這個錯誤，同時按下Alt F7鍵彈出項目屬性設置對話框，依次找到[VERSION]項的定義。查看路徑為[Configuration Properties]→[Linker]→[All Options]→[Version]，如圖59所示。圖59Version項的定義找到后直接刪除[VERSION]項的定義，再次重新編譯庫文件。如果一切順利，在win32目錄下將會成功生成modbus.dll和modbus.lib文件。在工具欄上將工程文件目標屬性切換到[Release]項，按照上面的方法重新編譯Release版，在win32目錄下同樣成功生成modbus.dll和modbus.lib文件。至此，對libmodbus庫文件的編譯工作完成，成功生成的動態鏈接庫可以方便地供其他應用程序調用。5.3與應用程序的關系我們已經知道libmodbus是一個免費的跨平臺的支持RTU和TCP的Modbus開發庫，借助于libmodbus開發庫能夠非常方便地建立自己的應用程序或者將Modbus通信協議嵌入到單體設備中。libmodbus開發庫與應用程序的基本關系如圖510所示。圖510應用程序與libmodbus的關系在對libmodbus的接口及代碼框架簡單了解之后，不妨讓我們再深入一下細節，探探究竟。看看libmodbus都實現了哪些基礎功能？以及源代碼中對Modbus各功能碼和消息幀是如何包裝的？具體內容請看下一章。