1.引言
Modbus是工业领域重要的协议,物理层有常见的RS485双绞线和TCP,所以又常说Modbus 485开发和Modbus TCP开发。
前者就是串口通信,比较简单。后者涉及到网络协议,复杂度高出好几个层次。
但是如果有稳定的TCP通信做铺垫,这两种Modbus的区别就不大了,都是数据包的解析而已,能共用大部分代码。
本文不讨论Modbus协议如何读写一个Register或Coil之类的,这些东西看看文档或者网上搜下博客教程就知道了。
本文目标是讨论如何写一个稳定的Modbus通信驱动,由于Modbus TCP对Modbus的操作除了有个特殊的7字节包头和无CRC外,其他部分和Modbus 485没有区别,因此本文对Modbus TCP同样有参考意义。
2. RS485通信
部分应用场景下并没有使用Modbus协议,而是简单的串口通信,然后加上和校验等检查,传输层使用RS485,这类应用可以归为RS485通信的范畴。
其实个人感觉,都做到这个份上,还不如直接用Modbus来做,复杂度高不出多少,好处却有很多。比如可以借助Modbus大量的流行测试工具做系统测试。可以把系统做成一个标准品,也利于客户使用和测试。另外有现成的通用协议,总比自己定的协议稳定度高。
比如我曾见到过的几个公司的产品:
这是一个电机控制器,使用RS485通信,但本质就是串口通信,加上了头0x4A,和结束符0D,0A,以及和校验。
这是一家BMS产商的说明书,RS485通信,和上面一样,就是基于RS485的串口通信而已。
这类驱动程序,需要从稳定性和易读性来考虑,如果稳定性较差会造成系统控制故障,如果易读性差就会造成难以维护,这些控制指令之间差别很小,如果一个一个单独写命令,非常容易出错。对应举措如下:
1)避免每个指令写一部分代码,需要统一处理,比如校验函数,发送函数,接收函数等。
通信协议已知,从中可以知道通信的实际数据长度(不包含包头包尾和校验的部分),所以可以控制读写多少个字节,并且可以知道什么时候启动校验,那些数据参与校验计算。
2)为指令建立指令列表,这样后来需要添加功能,就可以直接把指令字加入列表即可。
3)适当抽象。为每个指令的动作写回调函数,这样就可以在应用层,用一句简单的回调函数指针直接操作具体的动作函数,而不是应用逻辑层操作具体的驱动层面的接口。
4)超时,必须有超时机制。通信失败怎么处理?通信了一般线断了怎么处理?不能让系统死等后面的几个字节发过来。
5)新手和一些小公司经常会不注意的出现一个问题——不关闭通信端口。
如果通信都是由你发起的,那么无论此次通信是完成还是超时或失败,都应该关闭通信端口。
因为从合理的逻辑上来说,此刻之后都不应该再有数据过来打扰系统的工作。
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