迅为iTOP-开发板-modbus移植和使用文档

砂舞的玩笑

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本文档介绍 modbus库如何移植到ARM开发板上，以及如何使用测试程序。

适用迅为iTOP-4412开发板丨4418开发板丨6818开发板丨IMX6开发板

1.什么是 modbus

网络上关于 modbus 介绍的文章非常多，还有专门介绍 modbus 的书籍，这些资料大家都可以利用起来，但是在这一小节中，作者希望帮助大家理解 modbus 的本质，modbus 到底是用来做什么，用来解决什么问题和存在的价值。

第一个要重点理解的是：modbus 是一个“纯数据协议”。

说到 modbus 协议，经常和 RS232 和 RS485 以及以太网联系到一起。那么 modbus 和 RS485 协议有什么关系么？modbus 是纯粹的数据协议，和 RS232、RS485 和网络等协议没有一点关系，如果在串口 RS232 上使用 modbus 协议，modbus 只处理通过串口发送前和串口接收后的数据，串口只是在发送数据前使用 modbus 协议来转换数据，接收数据之后，将数据通过 modbus 协议转换出来。

第二个要重点理解的是：modbus 是一个“通用的纯数据协议”。

怎么理解通用的数据协议呢？作者在读书的时候，刚开始学习嵌入式，使用的是 51 单片机，当时要调试程序的时候，一般执行到哪一步，就点亮一个灯或者拉高一个 IO，后来觉得通过“点灯”调试程序是在太慢了，于是自己定义了“串口数据协议”，例如：执行到某一段代码，我就打印 0x01，这段代码出现错误就打印 0x02...现在大家学习了 linux，都知道 linux 控制台了，linux 控制台对于程序员来说，主要就是用来调试程序的，带代码中添加 print 函数就可以实现控制台打印字符串。

那么作者当年自己定义的“串口数据协议”，就不是一个通用的协议，只能自己使用，但是 linux 控制台，无论哪一个 linux 工程师，操作的方式都是类似的。那么 linux 控制台，在所有的 linux 设备上使用方法就是通用的。

modbus 可以类比为普通话，如下对应关系：

福建人→闽南语→普通话

广东人→粤语→普通话

东北人→东北话→普通话

四川人→四川话→普通话

福建人”比作“RS232”，“广东人”和“东北人”比作 RS485，“四川人”比作 “以太网”...那么“普通话”就是 modbus 协议。modbus 协议和“人”这个硬件没有关系，和“人”的说法方式没有关系，甚至机器人只要发声是“普通话”，这个普通话也是 modbus 协议。

网上关于 modbus 的资料很多，有不少资料将 modbus 和 RS232 绑定，这一点是完全错误的，请大家务必注意，modbus 只是一个“通用的纯数据协议”。

modbus 是用于工业现场的总线协议，它不仅仅是在 PLC 或者单片机上可以使用，在任何可以跑代码的电子设备上都可以使用，因为 modbus 对硬件没有任何定义。当然， modbus 应用范围主要是在工业控制上。如果每一台工业控制设备，都有一种自定义的协议，那将是很恐怖的，modbus 协议可以用在所有控制设备上，所有的工业控制设备都可以兼容 modbus 协议。

modbus 的本质是一个通用的纯数据协议，modbus 是用来规范工业现场各种控制设备的通信协议，通过 modbus 协议，控制设备通过网络（RS485 和以太网等）可以和其它设备之间通信，不同厂商的设备生产的设备可以很方便的连成工业网络。

2.modbus 移植到 linux

2.1 modbus 源码下载

可以从 libmodbus 官网 http://libmodbus.org/download/下载 3.1.4 版本，也可以用迅为提供的下载好的源码。

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作者将“libmodbus-3.1.4.tar.gz”下载，打包在“topeet_modbus.tar.gz”中，其中还有移植好文件。

2.2 arm-linux 上的 modbus 移植和编译

交叉编译使用的编译器是“arm-2009q3”，如下图所示。

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通过 ssh 将下载好的源码压缩包“libmodbus-3.1.4.tar.gz”拷贝到 Ubuntu 上，使用命令“tar -vxf libmodbus-3.1.4.tar.gz”解压，解压后生成目录“libmodbus-3.1.4”，如下图所示。

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使用命令“mkdir install”，新建 install 路径，用以安装生成的文件，如下图所示。

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进入 libmodbus-3.1.4，执行命令./configure ac_cv_func_malloc_0_nonnull=yes -- host=arm-none-linux-gnueabi --enable-static --prefix=/home/minilinux/install/ 。 Host=后面的是编译器前缀，--prefix=后面的是安装目录，可根据自己环境确定，如下图所示。

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如下图所示，执行完毕。

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执行编译命令“make”，如下图所示。

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编译完成，如下图所示。

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执行安装命令“make install”，则安装到./configure 指定的目录，作者这里是 “/home/minilinux/install/”目录，如下图所示。

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安装完成，如下图所示。

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查看安装目录 install，在 install 生成三个目录：include、lib、share，如下图所示。

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如下图所示，使用 file 命令查看 lib 目录下的库文件，可以发现其中的文件是 arm 架构的。

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将编译出来的 lib 路径下的所有文件拷贝到开发板的“/lib”目录下。

至此，modbus 的 arm-linux 的库文件编译完成。

2.3 arm 的测试程序

进入目录/home/minilinux/libmodbus-3.1.4/tests/,查看测试程序 random-test- server.c，如下图所示，已经编译出来了，但是还是需要修改一下源码中的几个参数，重新编译。

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输入命令 vim random-test-server.c 打开测试程序，里面 23 行 ctx =modbus_new_tcp("127.0.0.1", 1502); 改成 ctx = modbus_new_tcp(NULL, 1502);，即 server 监控所有的 ip 地址，端口是 1502。

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然后执行命令交叉编译命令arm-none-linux-gnueabi-gcc -o random-test-server random-test-server.c - L/home/minilinux/install/lib -lmodbus -I/home/minilinux/install/include/modbus 生成可执行文件 random-test-server，如下图所示。

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如下图所示，可执行文件是 arm 架构的。

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至此，arm 服务端的测试例程“random-test-server”编译完成。

2.3 x86-linux 的 modbus 移植和编译

在 minilinux 目录下再建一个文件夹，用于放 modbus 的 x86 的文件，如下图所示，使用命令“tar -vxf libmodbus-3.1.4.tar.gz -C x86-modbus/”，将源码解压到这个目录下。

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进入解压出来的“/home/minilinux/x86-modbus/libmodbus-3.1.4”目录，如下图所示，执行命令“./configure”,不用加任何参数，默认就是 GCC-x86 配置。

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配置完成，如下图所示。

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执行“make”编译命令，然后执行安装命令“make install”，安装完成，如下图所示。

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进入 test 目录，前面我们编译的 arm 下的测试程序是 server,那么 Ubuntu 下运行的就应该是 client 客户端，如下图所示。

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客户端需要服务端的 IP 地址，如下图所示，作者的服务端（也就是开发板端）IP 是 “192.168.2.20”。

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接着，修改 x86-modbus 目录下的“random-test-client.c”文件，使用 vim 命令打开 random-test-client.c 文件，将

ctx = modbus_new_tcp("127.0.0.1", 1502);

改成

ctx = modbus_new_tcp(开发板 IP, 1502);

如下图所示，然后保存退出。

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执行命令：gcc -o random-test-client random-test-client.c `pkg-config --libs --cflags libmodbus`

编译生成 random-test-client 可执行文件，如下图所示，编译出的可执行文件是 x86 的。

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至此，x86 上的测试程序编译完成。

3.测试

首先确保开发板和虚拟机 Ubuntu 可以 ping 通，如下图所示，作者虚拟机的 IP 为 “192.168.2.200”，通过开发板可以 ping 通 Ubuntu。

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其次，注意将前面编译出的 arm 的库文件拷贝到开发板上，如下图所示。

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在开发板上运行服务端程序，如下图所示。

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在虚拟机 Ubuntu 上运行客户端程序“./random-test-client”，运行完毕如下图所示

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服务端运行完毕，如下图所示。

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至此，modbus 的移植和测试完成。

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