Qt应用软件【协议篇】modbus-rtu示例

文章目录

[1.QT Modbus类](#1.QT Modbus类)
2.Modbus主机和从机概念
组网
从机示例
主机示例

1.QT Modbus类

Qt的Modbus RTU库提供了一组API，用于实现Modbus RTU通信协议的主机（Master）和从机（Slave）功能。以下是Qt Modbus RTU库中的主要API及其功能的简要介绍：

QModbusRtuSerialMaster类：

QModbusRtuSerialMaster是用于创建Modbus RTU主机的类。
setConnectionParameter：配置串口参数，如串口名称、波特率、数据位等。
connectDevice：连接到Modbus从机设备。
sendReadRequest：发送读取请求以从Modbus从机读取数据。
sendWriteRequest：发送写入请求以向Modbus从机写入数据。
sendCustomRequest：发送自定义Modbus请求。
disconnectDevice：断开与Modbus从机的连接。
error：获取Modbus通信的错误状态。
errorString：获取错误状态的字符串描述。

QModbusResponse类：

QModbusResponse是Modbus RTU响应的基类。
error：获取响应的错误状态。
errorString：获取错误状态的字符串描述。
rawResult：获取原始响应数据。

QModbusDataUnit类：

QModbusDataUnit用于表示Modbus RTU数据单元，包括读取或写入的寄存器类型、起始地址和数据。
HoldingRegisters：保持寄存器类型。
InputRegisters：输入寄存器类型。
Coils：线圈类型。
DiscreteInputs：离散输入类型。
startAddress：获取数据单元的起始地址。
valueCount：获取数据单元中数据值的数量。
value：获取或设置数据单元中特定位置的数据值。

QModbusReply类：

QModbusReply是Modbus RTU请求的响应。
error：获取响应的错误状态。
errorString：获取错误状态的字符串描述。
result：获取响应中的数据单元结果。
finished：信号，指示请求已完成。

QModbusClient类（可选）：

QModbusClient是Qt中的Modbus RTU客户端类，提供更高级别的Modbus RTU主机功能。

QModbusServer类（可选）：

QModbusServer是Qt中的Modbus RTU服务器类，用于实现Modbus RTU从机功能。

以上是Qt Modbus RTU库的一些核心API，用于实现Modbus通信的常见任务。您可以根据您的具体需求使用这些API来创建Modbus RTU主机或从机，并进行读取和写入操作。在实际使用中，根据Qt版本可能会有一些差异，因此建议查阅相关Qt文档以获取更详细的信息和示例代码。

2.Modbus主机和从机概念

Modbus是一种串行通信协议，常用于工业环境中设备之间的通信。在Modbus协议中，有两种角色：主机（Master）和从机（Slave）。它们之间的主要区别在于通信过程中的作用和职责。

Modbus主机（Master）:
- 控制角色：Modbus主机控制着数据交换过程，它发起请求并接收响应。
- 发起请求：主机发送命令给从机，这些命令可以是读取数据、写入数据、诊断等。
- 处理响应：主机接收并处理从机的响应数据。
- 通常只有一个主机：在一个Modbus网络中，通常只有一个主机控制所有的通信。
Modbus从机（Slave）:
- 被动角色：从机响应主机的请求，不会主动发起通信。
- 执行请求：从机根据主机的命令执行操作，如返回数据或更改其内部寄存器的值。
- 多个从机：一个Modbus网络可以有多个从机，每个从机都有一个唯一的地址。
- 简单设备：从机通常是传感器、执行器、驱动器等较为简单的设备。

在Modbus协议中，主机和从机之间的通信是不对称的。主机总是发起通信，而从机只是对主机的请求做出响应。这种模式使得Modbus非常适合于工业自动化和控制系统，其中一个中央控制器（主机）需要与多个现场设备（从机）进行通信。

组网

Modbus 协议支持几种不同的组网形状（拓扑结构）。这些拓扑结构的选择取决于具体的应用需求、物理环境和设备类型。以下是Modbus最常见的组网形状：

总线（Bus）拓扑 :
- 所有设备都连接到一个共享的通信线路上。
- 每个设备都通过其唯一的地址来识别。
- 这种拓扑简单且易于实施，但线路故障可能影响整个网络。

连接 Modbus Modbus Modbus 主机从机1 从机2 从机3

星形（Star）拓扑:
- 每个从机通过独立的线路直接连接到主机。
- 这种拓扑可以降低线路故障对整个网络的影响，但可能需要更多的布线。
Modbus Modbus Modbus 主机从机1 从机2 从机3

3.树形（Tree）或分支（Branched）拓扑:

类似于总线拓扑，但在主通信线路上可以有分支。
这种拓扑更灵活，可以更好地适应复杂的物理环境。

Modbus Modbus Modbus Modbus 主机从机1 从机2 从机3 从机4

从机示例

cpp 复制代码

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QModbusRtuSerialMaster>
#include <QSerialPort>
#include <QDebug>
#include <QVBoxLayout>

class ModbusMasterWidget : public QWidget {
public:
    ModbusMasterWidget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent) {
        modbusMaster = new QModbusRtuSerialMaster(this);

        // 配置串口
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialPortNameParameter, "COM1");
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialParityParameter, QSerialPort::NoParity);
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialBaudRateParameter, QSerialPort::Baud19200);
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialDataBitsParameter, QSerialPort::Data8);
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialStopBitsParameter, QSerialPort::OneStop);

        QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(this);
        QPushButton *readButton = new QPushButton("读取Modbus数据", this);
        layout->addWidget(readButton);

        connect(readButton, &QPushButton::clicked, this, &ModbusMasterWidget::onReadButtonClicked);
    }

private slots:
    void onReadButtonClicked() {
        if (!modbusMaster->connectDevice()) {
            qDebug() << "无法连接Modbus主机！";
            return;
        }

        const int serverAddress = 1; // Modbus从机地址
        QModbusDataUnit readRequest(QModbusDataUnit::HoldingRegisters, 0, 10); // 读取保持寄存器

        if (auto *reply = modbusMaster->sendReadRequest(readRequest, serverAddress)) {
            if (!reply->isFinished()) {
                connect(reply, &QModbusReply::finished, this, &ModbusMasterWidget::onReadFinished);
            } else {
                delete reply; // 同步请求已完成
            }
        } else {
            qDebug() << "无法发送Modbus请求！";
        }
    }

    void onReadFinished() {
        auto *reply = qobject_cast<QModbusReply *>(sender());
        if (!reply) {
            return;
        }

        if (reply->error() == QModbusDevice::NoError) {
            const QModbusDataUnit unit = reply->result();
            for (uint i = 0; i < unit.valueCount(); i++) {
                qDebug() << "寄存器" << unit.startAddress() + i << "的值：" << unit.value(i);
            }
        } else {
            qDebug() << "Modbus错误：" << reply->errorString();
        }
        reply->deleteLater();
    }

private:
    QModbusRtuSerialMaster *modbusMaster;
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    ModbusMasterWidget widget;
    widget.show();
    return app.exec();
}

主机示例

cpp 复制代码

#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QPushButton>
#include <QModbusRtuSerialMaster>
#include <QSerialPort>
#include <QDebug>
#include <QVBoxLayout>

class ModbusMasterWidget : public QWidget {
public:
    ModbusMasterWidget(QWidget *parent = nullptr) : QWidget(parent) {
        modbusMaster = new QModbusRtuSerialMaster(this);

        // 配置串口
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialPortNameParameter, "COM1");
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialParityParameter, QSerialPort::NoParity);
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialBaudRateParameter, QSerialPort::Baud19200);
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialDataBitsParameter, QSerialPort::Data8);
        modbusMaster->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialStopBitsParameter, QSerialPort::OneStop);

        QVBoxLayout *layout = new QVBoxLayout(this);
        QPushButton *writeButton = new QPushButton("设置Modbus数据", this);
        layout->addWidget(writeButton);

        connect(writeButton, &QPushButton::clicked, this, &ModbusMasterWidget::onWriteButtonClicked);
    }

private slots:
    void onWriteButtonClicked() {
        if (!modbusMaster->connectDevice()) {
            qDebug() << "无法连接Modbus主机！";
            return;
        }

        const int serverAddress = 1; // Modbus从机地址
        QModbusDataUnit writeRequest(QModbusDataUnit::HoldingRegisters, 0, 1); // 写入单个保持寄存器
        writeRequest.setValue(0, 1234); // 设置寄存器的值

        if (auto *reply = modbusMaster->sendWriteRequest(writeRequest, serverAddress)) {
            if (!reply->isFinished()) {
                connect(reply, &QModbusReply::finished, this, &ModbusMasterWidget::onWriteFinished);
            } else {
                delete reply; // 同步请求已完成
            }
        } else {
            qDebug() << "无法发送Modbus写入请求！";
        }
    }

    void onWriteFinished() {
        auto *reply = qobject_cast<QModbusReply *>(sender());
        if (!reply) {
            return;
        }

        if (reply->error() == QModbusDevice::NoError) {
            qDebug() << "写入操作成功完成";
        } else {
            qDebug() << "Modbus写入错误：" << reply->errorString();
        }
        reply->deleteLater();
    }

private:
    QModbusRtuSerialMaster *modbusMaster;
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    ModbusMasterWidget widget;
    widget.show();
    return app.exec();
}