Linux Modbus协议详解，代码示例

Linux 下的 Modbus 详解

在 Linux 系统中，Modbus 通信可以通过多种方式实现，包括使用开源库（如 libmodbus）或编写自定义代码。Modbus 协议在 Linux 中通常用于工业自动化、设备监控等场景。

Linux 下的 Modbus 实现方式

1. Modbus RTU ：通过串口（如 /dev/ttyUSB0 或 /dev/ttyS0）实现。
2. Modbus TCP：通过以太网实现，使用 TCP/IP 协议。

常用工具和库

• libmodbus：一个开源的 Modbus 库，支持 Modbus RTU 和 Modbus TCP。
• mbpoll：一个命令行工具，用于测试 Modbus 设备。
• pymodbus：Python 的 Modbus 库，支持 Modbus RTU 和 Modbus TCP。

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安装依赖

安装 libmodbus

sudo apt update
sudo apt install libmodbus-dev

安装 mbpoll

sudo apt install mbpoll

安装 pymodbus

pip install pymodbus

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Modbus RTU 示例（C 语言，使用 libmodbus）

以下是一个使用 libmodbus 库实现 Modbus RTU 通信的示例。

代码示例

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

int main() {
    modbus_t *ctx;
    uint16_t tab_reg[10];
    int rc;

    // 创建 Modbus RTU 上下文
    ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttyUSB0", 9600, 'N', 8, 1);
    if (ctx == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to create the libmodbus context\n");
        return -1;
    }

    // 设置从机地址
    modbus_set_slave(ctx, 1);

    // 打开串口
    if (modbus_connect(ctx) == -1) {
        fprintf(stderr, "Connection failed: %s\n", modbus_strerror(errno));
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }

    // 读取保持寄存器（功能码 0x03）
    rc = modbus_read_registers(ctx, 0, 10, tab_reg);
    if (rc == -1) {
        fprintf(stderr, "Read failed: %s\n", modbus_strerror(errno));
    } else {
        printf("Read registers: ");
        for (int i = 0; i < rc; i++) {
            printf("%d ", tab_reg[i]);
        }
        printf("\n");
    }

    // 关闭连接并释放资源
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);

    return 0;
}

编译和运行

gcc -o modbus_rtu_example modbus_rtu_example.c -lmodbus
./modbus_rtu_example

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Modbus TCP 示例（C 语言，使用 libmodbus）

以下是一个使用 libmodbus 库实现 Modbus TCP 通信的示例。

代码示例

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

int main() {
    modbus_t *ctx;
    uint16_t tab_reg[10];
    int rc;

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

    // 连接到 Modbus TCP 服务器
    if (modbus_connect(ctx) == -1) {
        fprintf(stderr, "Connection failed: %s\n", modbus_strerror(errno));
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }

    // 读取保持寄存器（功能码 0x03）
    rc = modbus_read_registers(ctx, 0, 10, tab_reg);
    if (rc == -1) {
        fprintf(stderr, "Read failed: %s\n", modbus_strerror(errno));
    } else {
        printf("Read registers: ");
        for (int i = 0; i < rc; i++) {
            printf("%d ", tab_reg[i]);
        }
        printf("\n");
    }

    // 关闭连接并释放资源
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);

    return 0;
}

编译和运行

gcc -o modbus_tcp_example modbus_tcp_example.c -lmodbus
./modbus_tcp_example

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Modbus RTU 示例（Python，使用 pymodbus）

以下是一个使用 pymodbus 库实现 Modbus RTU 通信的示例。

代码示例

from pymodbus.client import ModbusSerialClient

# 配置串口参数
client = ModbusSerialClient(
    method='rtu',
    port='/dev/ttyUSB0',
    baudrate=9600,
    timeout=1
)

if client.connect():
    print("Connected to Modbus RTU Device")

    # 读取保持寄存器（功能码 0x03）
    response = client.read_holding_registers(address=0, count=10, unit=1)
    if not response.isError():
        print("Holding Registers:", response.registers)
    else:
        print("Error reading holding registers")

    # 写单个保持寄存器（功能码 0x06）
    client.write_register(address=0, value=123, unit=1)
    print("Write single register completed")

    # 关闭连接
    client.close()
else:
    print("Failed to connect to Modbus RTU Device")

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Modbus TCP 示例（Python，使用 pymodbus）

以下是一个使用 pymodbus 库实现 Modbus TCP 通信的示例。

代码示例

from pymodbus.client import ModbusTcpClient

# 连接到 Modbus TCP 服务器
client = ModbusTcpClient('127.0.0.1', port=502)

if client.connect():
    print("Connected to Modbus TCP Server")

    # 读取保持寄存器（功能码 0x03）
    response = client.read_holding_registers(address=0, count=10, unit=1)
    if not response.isError():
        print("Holding Registers:", response.registers)
    else:
        print("Error reading holding registers")

    # 写单个保持寄存器（功能码 0x06）
    client.write_register(address=0, value=123, unit=1)
    print("Write single register completed")

    # 关闭连接
    client.close()
else:
    print("Failed to connect to Modbus TCP Server")

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使用 mbpoll 测试 Modbus 设备

mbpoll 是一个命令行工具，用于测试 Modbus 设备。

读取保持寄存器（Modbus TCP）

mbpoll -a 1 -t 4 -r 0 -c 10 127.0.0.1

读取保持寄存器（Modbus RTU）

mbpoll -a 1 -t 4 -r 0 -c 10 -b 9600 -P none /dev/ttyUSB0

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总结

在 Linux 系统中，Modbus 通信可以通过 libmodbus、pymodbus 或 mbpoll 等工具实现。根据需求选择合适的工具和协议类型（RTU 或 TCP），即可轻松实现 Modbus 通信。