[嵌入式]2.14 haas506 2.0开发教程-高级组件库-modbus

1.Modbus slave仿真软件的使用

• Modbus是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气 Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准（Defacto），并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。

• modbus报文模型

• Modbus Slave是Modbus子设备模拟工具，模拟设备发送串口信号。可以仿真32个从设备/地址域。每个接口都提供了对excel报表的OLE自动化支持。帮助Modbus通讯设备开发人员进行Modbus通讯协议的模拟和测试，用于模拟、测试、调试Modbus通讯设备。与Modbus Poll的用户界面相同，支持功能01, 02, 03, 04, 05, 06, 15, 16, 22 和23，监视串口数据。

（1）打开仿真软件

（2）点击setup进行slave definition

?在slave definition中设置Slave ID（modbus从机ID）、Function（功能）、Address（地址）、Quantity（寄存器个数）、数据显示的格式等。
?
?（3）编辑寄存器的值
框选所有数据，选择Display - Unsigned
??双击当前值，跳出一个Edit Register编辑框，修改寄存器的值
全部修改后如下图所示：
????当前数据显示是无符号整型格式，若想修改数据的显示格式，可以点击软件窗口栏中的”Display"选择一个合适的数据格式。

例如选择“HEX"之后，数据显示如下图所示：

（4）Connection连接配置
??点击软件窗口栏中的Connection选项，进行连接配置。

?配置项：Connection选择”Serial Port“，Port需要选择设备的RS485的串口端口号，例如当前设备的RS485的端口号为COM26（从我的电脑-设备管理器获取）,那么Port就选择Port26。波特率选择9600（Modbus采用串口通信时的串口波特率，默认为 9600）、数据位选择"8 Data bits"、奇偶校验选择”None Parity-不校验"、停止位选择"1 stop bit"。

?详细的配置项如下图所示：

设置完毕

2.案例

案例说明：

• 使用Modbus slave工具，进行读写串口数据功能测试
• 需要连接TTL与RS485串口，modbus使用RS485进行通信。

案例一

• 对保持寄存器（holdRegister)进行数据读取和数据写入

1、烧录代码

main.py

import modbus
import utime as time
time.sleep(5)
#初始化modbus:RS485串口id为2，波特率为9600，奇偶校验为0，响应超时为1000ms
modbus.init('modbus')
#建立20个字节的数组
readBuf=bytearray(20)
#读保持寄存器:设备ID是1，寄存器起始地址为0，连续读入10个寄存器数据， 响应超时为1000ms
modbus.readHoldingRegisters(1,0,10,readBuf,1000)
print('read data from register:',readBuf)
#写保持寄存器:设备ID是1，寄存器地址为0，往地址为0的寄存器写入的数据为200， 响应超时1000ms
time.sleep(5)
modbus.writeHoldingRegister(1,0,200,1000)
modbus.readHoldingRegisters(1,0,10,readBuf,1000)
print("read register again:",readBuf)
#关闭modbus
modbus.deinit()

board.json

{
  "name": "haas506",
 "version": "2.0.0",
 "io": {            
    "serial1":{
      "type":"UART",
      "port":0,
      "dataWidth":8,
      "baudRate":115200,
      "stopBits":1,
      "flowControl":"disable",
      "parity":"none"
    },
    "serial2":{
      "type":"UART",
      "port":1,
      "dataWidth":8,
      "baudRate":115200,
      "stopBits":1,
      "flowControl":"disable",
      "parity":"none"
    },
    "modbus":{
      "type":"MODBUS",
      "mode":0,
      "port":2,
      "baudrate":9600,
      "timeout":1000,
      "parity":0
    }

 },
 "debugLevel": "ERROR",
 "repl":"enable",
 "replPort":0

}
 

2、日志输出
打开串口助手，查看打印的日志信息

read data from register: bytearray(b'\x00\x00\xff\xff\x01\x00\xff\xff\x02\x00\xff\xff\x03\x00\xff\xff\x04\x00\xff\xff')
read register again: bytearray(b'\xc8\x00\xff\xff\x01\x00\xff\xff\x02\x00\xff\xff\x03\x00\xff\xff\x04\x00\xff\xff')

注意：每个寄存器包含高低2个字节，寄存器数据按照大端字节序排列，大端就是一个数据的低字节在高地址，高字节在低地址。例如地址为0的寄存器的数据是0x00C8，那么输出的时候，先输出C8然后输出00。

案例二

• 修改多个寄存器的值

main.py

import modbus
import utime
utime.sleep(5)
#修改前五个寄存器值,每个寄存器包含高低2个字节  
#注意：（寄存器数据按照大端字节序排列） 大端就是一个数据的低字节在高地址，高字节在低地址
modbus.init('modbus')
readBuf=bytearray(10)
#读保持寄存器:设备ID是1，寄存器起始地址为0，连续读入5个寄存器数据， 响应超时为1000ms
modbus.readHoldingRegisters(1,0,5,readBuf,1000)
print('read data from register：',readBuf)
print("write data into register...")
writeBuf=bytearray([0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00])
#写多个保持寄存器:设备ID是1，寄存器的起始地址为0，待写入寄存器的数据为200， 响应超时1000ms
ret=modbus.writeMultipleHoldingRegisters(1, 0, 5, writeBuf, 1000)
print("----ret=",ret)
# ----ret= (0, 0, 5, 0)
#读保持寄存器:设备ID是1，寄存器起始地址为0，连续读入5个寄存器数据， 响应超时为1000ms
modbus.readHoldingRegisters(1,0,5,readBuf,1000)
print("read register again:",readBuf)
modbus.deinit()

board.json

{
  "name": "haas506",
 "version": "2.0.0",
 "io": {            
    "serial1":{
      "type":"UART",
      "port":0,
      "dataWidth":8,
      "baudRate":115200,
      "stopBits":1,
      "flowControl":"disable",
      "parity":"none"
    },
    "serial2":{
      "type":"UART",
      "port":1,
      "dataWidth":8,
      "baudRate":115200,
      "stopBits":1,
      "flowControl":"disable",
      "parity":"none"
    },
    "modbus":{
      "type":"MODBUS",
      "mode":0,
      "port":2,
      "baudrate":9600,
      "timeout":1000,
      "parity":0
    }

 },
 "debugLevel": "ERROR",
 "repl":"enable",
 "replPort":0

}
 

日志

read data from register： bytearray(b'\x00\x00\xff\xff\x01\x00\xff\xff\x02\x00')
write data into register...
read register again: bytearray(b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00')

原始数据表

修改后的数据表

案例三

读取多个输入寄存器（InputRegisters）的值

在仿真软件中如下设置：
（1）创建一张表

2）在slave definition中，选择Function中的 input Registers,注意当前设备的id是1。

（3）适当修改几个寄存器的值

main.py

import modbus as mb
import utime as time
def modbus_test():

    readBuf = bytearray(10)
    #params:设备Id,寄存器起始地址, 所要读取的寄存器个数, readBuf, 超时时间设置
    ret = mb.readInputRegisters(1, 0, 5, readBuf, 200)
    print(ret)
    print('readBuf:',readBuf)
    
if __name__ == '__main__':
        #初始化串口2-->RS485，波特率9600，奇偶校验为0,超时1000ms 
    mb.init('modbus')
    while True:
        time.sleep(1)
        modbus_test()    

board.json

{
  "name": "haas506",
 "version": "2.0.0",
 "io": {            
    "serial1":{
      "type":"UART",
      "port":0,
      "dataWidth":8,
      "baudRate":115200,
      "stopBits":1,
      "flowControl":"disable",
      "parity":"none"
    },
    "serial2":{
      "type":"UART",
      "port":1,
      "dataWidth":8,
      "baudRate":115200,
      "stopBits":1,
      "flowControl":"disable",
      "parity":"none"
    },
    "modbus":{
      "type":"MODBUS",
      "mode":0,
      "port":2,
      "baudrate":9600,
      "timeout":1000,
      "parity":0
    }

 },
 "debugLevel": "ERROR",
 "repl":"enable",
 "replPort":0

}
 

   

（4）日志
代码执行过程中会输出两个值，分别是readInputRegisters()函数的状态返回值和前5个寄存器中的值

(0, 10)
readBuf: bytearray(b'\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x04\x00')
(0, 10)
readBuf: bytearray(b'\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x04\x00')
(0, 10)
......

3.class-modbus

modbus.init(nodeName) - 初始化Modbus

函数功能：根据board.json中设备节点的配置初始化Modbus总线
参数说明：

board.json中的UART类型设备属性配置项说明如下：

返回值：打开Modbus设备成功返回0；打开UART设备失败返回失败错误码

modbus.deinit() - 关闭Modbus

函数功能：反初始化Modbus总线
注意事项：需确保要关闭的Modbus处于init状态
参数说明：无
返回值：反初始化Modbus设备成功返回0；反初始化Modbus设备失败返回失败错误码

UART.writeHoldingRegister(slave_addr, register_addr, register_value, timeout) - 写单个保持寄存器

函数功能：向从机写单个保持寄存器
注意事项：需确保此UART处于open状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的4元组，元组中的条目格式为：

modbus.writeMultipleHoldingRegisters(slave_addr, start_addr, reg_quantity, data, timeout) - 写多个保持寄存器

函数功能：向从机多个保持寄存器中写入数据
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的4元组，元组中的条目格式为：

modbus.writeCoil(slave_addr, coil_addr, coil_value, timeout) - 写单个线圈

函数功能：向从机某个线圈中写入数据
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的4元组，元组中的条目格式为：

modbus.writeMultipleCoils(slave_addr, start_addr, reg_quantity, data, timeout) - 写多个线圈

函数功能：向从机多个线圈中写入数据
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的4元组，元组中的条目格式为：

modbus.readHoldingRegisters(slave_addr, start_addr, reg_quantity, data, timeout) - 读多个保持寄存器值

函数功能：向从机读取多个保持寄存器的值
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的2元组，元组中的条目格式为：

modbus.readInputRegisters(slave_addr, start_addr, reg_quantity, data, timeout) - 读取多个输入寄存器值

函数功能：向从机读取多个输入寄存器的值
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的2元组，元组中的条目格式为：

modbus.readInputRegisters(slave_addr, start_addr, reg_quantity, data, timeout) - 读取多个离散输入值

函数功能：向从机读取多个输入寄存器的值
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的2元组，元组中的条目格式为：

modbus.readCoils(slave_addr, start_addr, reg_quantity, data, timeout) - 读取多个线圈值

函数功能：向从机读取多个线圈的值
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的2元组，元组中的条目格式为：

modbus.recv() - 从机读取主机数据

函数功能：该函数仅供从机使用，用来接收主机发送的请求命令。
		 接收的超时参数由 modbus.init 初始化时指定的 timeout 决定，默认为200毫秒。
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
参数说明：

返回值：返回一个tuple类型的2元组，元组中的条目格式为：

send - 从机发行响应数据到主机

函数功能：该函数仅供从机使用，用于发送响应数据给主机。
		 接收的超时参数由 modbus.init 初始化时指定的 timeout 决定，默认为200毫秒。
注意事项：需确保此Modbus处于init状态
函数原型：modbus.send()
参数说明： 空
返回值：返回一个tuple类型的2元组，元组中的条目格式为：