在工业自动化领域,Modbus协议因其简洁性和广泛支持而常被用于设备间通信。本文介绍如何使用C语言和libmodbus库来创建一个功能齐全的Modbus TCP服务器,实现设备间的有效通信。
完整代码:
1. 初始化Modbus服务器
首先,需要创建一个Modbus TCP服务器实例。使用modbus_new_tcp
函数初始化一个指向modbus_t
类型的指针,这个函数的参数是服务器的IP地址和端口号。在本例中,服务器配置为监听本地地址127.0.0.1上的1502端口:
ctx = modbus_new_tcp("127.0.0.1", 1502);
2. 设置Modbus映射
Modbus映射是服务器存储其数据(比如线圈、离散输入、保持寄存器和输入寄存器)的方式。使用modbus_mapping_new
来分配并初始化这些数据区:
mb_mapping = modbus_mapping_new(MODBUS_MAX_READ_BITS, 0, MODBUS_MAX_READ_REGISTERS, 0);
如果映射创建失败,服务器将打印错误消息并退出。
3. 监听连接
使用modbus_tcp_listen
函数来监听网络连接,它返回一个socket描述符。服务器能够处理的最大连接数由NB_CONNECTION
宏定义:
server_socket = modbus_tcp_listen(ctx, NB_CONNECTION);
4. 处理SIGINT信号
为了能够优雅地关闭服务器并释放资源,我们使用signal
函数来捕获SIGINT信号(通常由Ctrl+C引发),并将其关联到close_sigint
函数:
signal(SIGINT, close_sigint);
close_sigint
函数关闭socket,释放Modbus上下文和映射,然后退出程序。
5. 主循环
服务器运行在一个无限循环中,使用select
函数来监听socket上的活动。如果select
检测到活动,服务器将检查是新的连接请求还是已建立连接的数据请求:
if (master_socket == server_socket) { // 处理新的连接请求 } else { // 处理来自已连接客户端的数据 }
对于新的连接,服务器接受连接并将新socket添加到监听集合中。对于数据请求,服务器使用modbus_receive
接收数据,然后使用modbus_reply
发送响应。
6. 性能评估
为了评估服务器的性能,代码中加入了对传输数据速率的计算。服务器计算在给定时间内成功处理的位(bits)和寄存器(registers)的数量,从而得到点/秒和KiB/秒的传输速率:
rate = (n_loop * nb_points) * G_MSEC_PER_SEC / (end - start); printf("* %d points/s\n", rate);
这些性能指标对于优化服务器设置和网络配置非常有用。
结论
通过C语言和libmodbus库,可以有效地实现一个Modbus TCP服务器,它不仅支持多客户端连接,还能够提供关于其性能的实时数据。这为工业应用中的设备通信提供了一个强大且灵活的解决方案。