455 lines
16 KiB
C
455 lines
16 KiB
C
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#ifndef __MODBUS_TCP_H__
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#define __MODBUS_TCP_H__
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#include "config.h"
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/*
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数据帧
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__________________________________________________
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| Modbus ADU |
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|------------------------------------------------|
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| MBAP | PDU |
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|---------------------------------|--------------|
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| 事务元标识符 | 协议标识符 | 长度 | 单元标识符 | 功能码 | 数据 |
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|————————————————————————————————————————————————|
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事务元标识符（2个字节）：用于事务处理配对。在响应中，MODBUS服务器复制请求的事务处理标识符。
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这里在以太网传输中存在一个问题，就是先发后至，我们可以利用这个事务处理标识符做一个TCP序列号，来防止这种情况所造成的数据收发错乱。
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（这里我们先不讨论这种情况，这个事务处理标识符我们统一使用0x00，0x01）
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协议标识符（2个字节）：MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
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长度（2个字节）：长度域是下一个域的字节数，包括单元标识符和数据域。
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单元标识符（1个字节）：该设备的编号。（可以使用控制器的IP地址标识）。
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在MODBUS MODBUS+串行链路子网中对设备进行寻址时，这个域是标识设备地址。在这种情况下，“单元标识符”携带一个远端设备的MODBUS从站地址：
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如果MODBUS服务器连接到MODBUS+或MODBUS串行链路子网，并通过一个桥或网关配置地址这个服务器，MODBUS单元标识符对识别连接到网桥或网关后的子网的从站设备是必需的。
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目的IP地址识别了网桥本身的地址，而网桥则使用MODBUS单元标识符将请求转交给正确的从站设备。
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分配串行链路上MODBUS从站设备地址为1～247（10进制），地址0作为广播地址。
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对 TCP/IP 来说，利用IP地址寻址MODBUS服务器；因此，MODBUS单元标识符是无用的。必需使用值0xFF。
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当对直接连接到TCP/IP网络上的MODBUS服务器寻址时，建议不要在“单元标识符”域使用有效的MODBUS从站地址。
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在一个自动系统中重新分配IP地址的情况下，并且如果以前分配给MODBUS服务器的IP地址又被指配给网关，使用一个有效的从站地址可能会由于网关的路由不畅而引起麻烦。
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使用无效的从站地址，网关仅是简单地废弃MODBUD PDU，而不会有任何问题。建议：在采用0xFF作为“单元标识符”的无效值。
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注：0也可以用作与MODBUS/TCP设备直接通信。
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||
MODBUS 请求 （PDU）是 标准 MODBUS RTU 去掉CRC校验 的部分
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*/
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//------------------------------------------------------------------
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#define LEN_MBAP 7
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#define MAX_RD_REG_NUMS 125
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#define MAX_WR_REG_NUMS 123
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#define MAX_MBDAT MAX_RD_REG_NUMS
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#define MAX_LEN_PDU (1+MAX_MBDAT*2)
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#define MAX_RD_BIT_NUMS (MAX_RD_REG_NUMS*16)
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#define MAX_WR_BIT_NUMS (MAX_WR_REG_NUMS*16)
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#define LEN_ERR_ANSWER (LEN_MBAP + 2)
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//------------------------------------------------------------------
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typedef union
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{
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u8 datbuff[LEN_MBAP+MAX_LEN_PDU]; // dat buff 方式
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struct
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{
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// MBAP
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u8 mbap[LEN_MBAP];
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// MODBUS PDU
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u8 pdu[MAX_LEN_PDU]; // 数据
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} __attribute__ ((packed)) mbappdu; // 通用方式
|
||
|
||
struct
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{
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// MBAP
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u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 长度。
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||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
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||
// MODBUS PDU
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u8 cmd; // 功能码
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u16 data[MAX_MBDAT]; // 数据
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} __attribute__ ((packed)) normal; // 通用方式
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||
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||
// 读线圈(离散量输出) 0x01 读离散量输入 0x02
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/*
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||
在一个远程设备中，使用该功能码读取线圈(输入)的1 至2000 连续状态。请求PDU 详细说明了起始地址，即指定的第一个线圈(输入)地址和线圈(输入)编号。
|
||
寻址线圈(输入)从零开始，因此寻址线圈(输入)1-16 为0-15。
|
||
根据数据域的每个比特将响应报文中的线圈(输入)分成为一个位。指示状态为1= ON 和0= OFF。
|
||
第一个数据字节的LSB（最低有效位）包括在询问中寻址的线圈(输入)。其它线圈(输入)依次类推，一直到这个字节的高位端为止，并在后续字节中从低位到高位的顺序。
|
||
如果返回的线圈(输入)数量不是八的倍数，将用零填充最后数据字节中的剩余比特（一直到字节的高位端）。字节数量域说明了数据的完整字节数。
|
||
*/
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
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||
u8 cmd; // 功能码 = 0x01 或 0x02
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||
u16 bitBegAddr; // 位起始地址 0x0000至0xFFFF
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||
u16 bitsNum; // 位数量 1至2000（0x7D0）
|
||
} __attribute__ ((packed)) readBitsStatusRequest; // 读取位请求包
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
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||
u8 acmd; // 正确应答功能码 = 请求功能码 = 0x01 或 0x02
|
||
u8 bytes; // 字节数。 N = 输出数量/8，如果余数不等于0，那么 N=N+1
|
||
u8 bitsStatus[MAX_RD_BIT_NUMS/8]; // 位状态,
|
||
} __attribute__ ((packed)) readBitsStatusAnswer; // 读取位响应包
|
||
|
||
// 读保持寄存器(输出寄存器) 0x03 ， 读输入寄存器 0x04
|
||
/*
|
||
在一个远程设备中，使用该功能码读取保持寄存器连续块的内容。请求PDU说明了起始寄存器地址和寄存器数量。从零开始寻址寄存器。因此，寻址寄存器1-16 为0-15。
|
||
将响应报文中的寄存器数据分成每个寄存器有两字节，在每个字节中直接地调整二进制内容。
|
||
对于每个寄存器，第一个字节包括高位比特，并且第二个字节包括低位比特。
|
||
*/
|
||
|
||
struct
|
||
{
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||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
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||
u8 cmd; // 功能码 = 0x03 或 0x04
|
||
u16 begAddr; // 起始地址 (MSB) 0x0000至0xFFFF
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||
u16 regsNum; // 寄存器数量 (MSB) 1至125（0x7D）
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||
|
||
} __attribute__ ((packed)) readRegisterRequest; // 读取寄存器请求包
|
||
|
||
struct
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||
{
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||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 正确应答功能码 = 请求功能码 = 0x03 或 0x04
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||
u8 bytes; // 字节数。 2xN N为输入寄存器的数量
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||
u16 regsValue[MAX_RD_REG_NUMS]; // 读取的寄存器的内容，每个寄存器内容占用两个字节，高字节在前，低字节在后 (MSB)
|
||
|
||
} __attribute__ ((packed)) readRegisterAnswer; // 读取寄存器应答包
|
||
|
||
// 写单个线圈 0x05
|
||
/*
|
||
在一个远程设备上，使用该功能码写单个输出为ON 或OFF。
|
||
请求数据域中的常量说明请求的ON/OFF状态。十六进制值FF 00请求输出为ON。十六进制值00 00 请求输出为OFF。其它所有值均是非法的，并且对输出不起作用。
|
||
请求PDU说明了强制的线圈地址。从零开始寻址线圈。因此，寻址线圈1 为0。线圈值域的常量说明请求的ON/OFF 状态。
|
||
十六进制值0XFF00请求线圈为ON。十六进制值0X0000请求线圈为OFF。其它所有值均为非法的，并且对线圈不起作用。
|
||
正常响应是请求的应答，在写入线圈状态之后返回这个正常响应。
|
||
*/
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
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||
u8 cmd; // 功能码 = 0x05
|
||
u16 bitBegAddr; // 起始地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u8 bitValue; // 位的值 0x00 或 0xFF
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeBitRequest; // 写位请求包
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 正确应答功能码 = 请求功能码 = 0x05
|
||
u8 bitStatus; // 位的状态 0x00 或 0xFF
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeBitAnswer; // 写位响应包
|
||
|
||
// 写单个寄存器 0x06
|
||
/*
|
||
在一个远程设备中，使用该功能码写单个保持寄存器。
|
||
请求PDU 说明了被写入寄存器的地址。从零开始寻址寄存器。因此，寻址寄存器1 为0。
|
||
正常响应是请求的应答，在写入寄存器内容之后返回这个正常响应。
|
||
*/
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 cmd; // 功能码 = 0x06
|
||
u16 regBegAddr; // 起始地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 regValue; // 寄存器的值 0x0000 至 0xFFFF
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeRegisterRequest; // 写位请求包
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 正确应答功能码 = 请求功能码 = 0x06
|
||
u16 regValue; // 寄存器的值 0x0000 至 0xFFFF
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeRegisterAnswer; // 写位响应包
|
||
|
||
// 写多个线圈 0x0F
|
||
/*
|
||
在一个远程设备中，使用该功能码强制线圈序列中的每个线圈为ON 或OFF。请求PDU说明了强制的线圈参考。从零开始寻址线圈。因此，寻址线圈1 为0。
|
||
请求数据域的内容说明了被请求的ON/OFF 状态。域比特位置中的逻辑“1”请求相应输出为ON。域比特位置中的逻辑“0”请求相应输出为OFF。
|
||
正常响应返回功能码、起始地址和强制的线圈数量。
|
||
*/
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 cmd; // 功能码 = 0x05
|
||
u16 bitBegAddr; // 起始位地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 bitsNum; // 位的数量 0x0001至0x07B0（2000）
|
||
u8 bytes; // 字节数 N = 输出数量/8，如果余数不等于0，那么N=N+1
|
||
u8 bitsArray[MAX_WR_BIT_NUMS/8]; // 位的值，位在字节中是LSB
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeBitArrayRequest; // 写位请求包
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 正确应答功能码 = 请求功能码 = 0x05
|
||
u16 bitBegAddr; // 起始位地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 bitsNum; // 位的数量 0x0001至0x07B0（2000）
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeBitArrayAnswer; // 写位响应包
|
||
|
||
// 写多个寄存器 0x10
|
||
/*
|
||
在一个远程设备中，使用该功能码写连续寄存器块(1 至约120 个寄存器)。
|
||
在请求数据域中说明了请求写入的值。每个寄存器将数据分成两字节。
|
||
正常响应返回功能码、起始地址和被写入寄存器的数量。
|
||
*/
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 cmd; // 功能码 = 0x10
|
||
u16 regBegAddr; // 寄存器起始位地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 regsNum; // 寄存器的数量 0x0001至0x007B（123）
|
||
u8 bytes; // 字节数 N = 寄存器数量 * 2
|
||
u16 regsArray[MAX_WR_REG_NUMS]; // 寄存器的值，MSB
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeRegArrayRequest; // 写位请求包
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 正确应答功能码 = 请求功能码 = 0x05
|
||
u16 regBegAddr; // 寄存器起始位地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 regsNum; // 寄存器的数量 0x0001至0x007B（123）
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeRegArrayAnswer; // 写位响应包
|
||
|
||
/*
|
||
洛源驱动器特殊功能码
|
||
*/
|
||
// 读取子参数 0x65
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 cmd; // 功能码
|
||
u16 begAddr; // 起始地址
|
||
u16 subAddr; // 子地址
|
||
|
||
} __attribute__ ((packed)) readSubRegRequest; // 子参数请求包
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 cmd; // 功能码
|
||
u8 bytes; // 字节数 N = 寄存器数量 * 2
|
||
u16 subRegsArray[MAX_RD_REG_NUMS]; // 寄存器的值，MSB
|
||
|
||
} __attribute__ ((packed)) readSubRegAnswer; // 子参数应答
|
||
|
||
// 写入子参数 0x69
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 功能码 0x69
|
||
u16 regBegAddr; // 寄存器起始位地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 subAddr; // 寄存器子地址
|
||
u8 bytes; // 字节数 N = 寄存器数量 * 2
|
||
u16 subRegsArray[MAX_RD_REG_NUMS]; // 寄存器的值，MSB 实际寄存器数量 N = (len - 6) / 2
|
||
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeSubRegRequest; // 子参数请求
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 cmd; // 功能码
|
||
u16 regBegAddr; // 寄存器起始位地址 0x0000至0xFFFF
|
||
u16 subAddr; // 寄存器子地址
|
||
|
||
} __attribute__ ((packed)) writeSubRegAnswer; // 子参数应答
|
||
|
||
struct
|
||
{
|
||
// MBAP
|
||
u16 transId; // 事务元标识符。MODBUS请求/响应事务处理的识别码。
|
||
u16 protId; // 协议标识符。MODBUS 协议标识符为0x00，0x00
|
||
u16 len; // 帧长度。
|
||
u8 unitId; // 单元标识符。
|
||
|
||
// MODBUS PDU
|
||
u8 acmd; // 错误应答功能码 = 请求功能码+0x80
|
||
u8 errCode; // 错误码
|
||
|
||
} __attribute__ ((packed)) answerError; // 错误应答
|
||
|
||
} ModbusTcpADU;
|
||
|
||
|
||
/*
|
||
// MODBUS 数据类型
|
||
________________________________________________________________
|
||
| 基本表格 | 对象类型 | 访问类型 | 内容 |
|
||
|———————————————————————————————————————————————————————————————|
|
||
| 离散量输入 | 单个比特 | 只读 | I/O系统提供这种类型数据 |
|
||
|-----------|-----------|-----------|---------------------------|
|
||
| 线圈 | 单个比特 | 读写 | 通过应用程序改变这种类型数据 |
|
||
|-----------|-----------|-----------|---------------------------|
|
||
| 输入寄存器 | 16比特字 | 只读 | I/O系统提供这种类型数据 |
|
||
|-----------|-----------|-----------|---------------------------|
|
||
| 保持寄存器 | 16比特字 | 读写 | 通过应用程序改变这种类型数据 |
|
||
|———————————————————————————————————————————————————————————————|
|
||
*/
|
||
|
||
// MODBUS 功能码
|
||
#define READ_COIL_STATUS 0x01 // 读取线圈状态（内部比特或物理线圈）
|
||
#define READ_INPUT_STATUS 0x02 // 读取输入状态（物理离散量输入）
|
||
#define READ_HOLDING_REGISTER 0x03 // 读保持寄存器（内部存储器或物理输出存储器）
|
||
#define READ_INPUT_REGISTER 0x04 // 读取输入寄存器（输入寄存器）
|
||
#define WRITE_SINGLE_COIL 0x05 // 写单线圈（内部比特或物理线圈）
|
||
#define WRITE_SINGLE_REGISTER 0x06 // 写单个寄存器（内部存储器或物理输出存储器）
|
||
#define WRITE_MULTIPLE_COIL 0x0F // 写多个线圈（内部比特或物理线圈）
|
||
#define WRITE_MULTIPLE_REGISTER 0x10 // 写多个寄存器（内部存储器或物理输出存储器）
|
||
|
||
#define READ_FILE_RECORD 0x14 // 读文件记录（文件记录访问）
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#define WRITE_FILE_RECORD 0x15 // 写文件记录（文件记录访问）
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#define WRITE_MASK_REGISTER 0x16 // 屏蔽写寄存器（内部存储器或物理输出存储器）
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#define RW_MULTIPLE_REGISTER 0x17 // 读/写多个寄存器（内部存储器或物理输出存储器）
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#define READ_FILE_RECORD_SUBCODE 0x06 // 读文件记录（文件记录访问）
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#define WRITE_FILE_RECORD_SUBCODE 0x06 // 写文件记录（文件记录访问）
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// 洛源驱动器功能码
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#define READ_REGISTER_SUBPARA 0x65 // 读取子参数
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#define WRITE_REGISTER_SUBPARA 0x69 // 写入子参数
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// MODBUS TCP 异常码
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#define MODBUS_TCP_ERR01 0x01 // 非法的功能码, 服务器不了解功能码
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#define MODBUS_TCP_ERR02 0x02 // 非法的数据地址, 与请求有关
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#define MODBUS_TCP_ERR03 0x03 // 非法的数据值, 与请求有关
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#define MODBUS_TCP_ERR04 0x04 // 服务器故障, 在执行过程中，服务器故障
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#define MODBUS_TCP_ERR05 0x05 // 确认, 服务器接受服务调用，但是需要相对长的时间完成服务。因此，服务器仅返回一个服务调用接收的确认。
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#define MODBUS_TCP_ERR06 0x06 // 服务器繁忙, 服务器不能接受MODBUS请求PDU。客户应用由责任决定是否和何时重发请求。
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#define MODBUS_TCP_ERR0A 0x0A // 网关故障, 网关路经是无效的。
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#define MODBUS_TCP_ERR0B 0x0B // 网关故障, 目标设备没有响应。网关生成这个异常信息。
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#ifndef MAX_MODBUS_TCP_NODE
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#define MAX_MODBUS_TCP_NODE 0
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#endif
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void InitModbusTcp(void);
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void ModbusTcpServerRun(void);
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// 功能: 写入多个寄存器
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int ModbusTcpWriteRegs(int nidx, u16 addr, u16 * regAry, u16 nums);
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u16 SwapHighLow(u16 data);
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#endif
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