freemodbusTCp从机 freemodbus优缺点

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技术极客领袖 2024-05-24 21:44:07

文章标签 freemodbusTCp从机网络 php 操作系统数据帧 文章分类 机器学习人工智能

一、介绍

Freemodbus是modbus协议在嵌入式处理器上的实现。包括AVR,PIC,WIN32等等平台。它是开放性源代码，可用于商业目的。

Modbus RTU/ASCII、TCP三种传输方式，当前版本是1.5，支持以下功能：

读输入寄存器 (0x04)
读保持寄存器 (0x03)
写单个寄存器 (0x06)
写多个寄存器 (0x10)
读/写多个寄存器 (0x17)
读取线圈状态 (0x01)
写单个线圈 (0x05)
写多个线圈 (0x0F)
读输入状态 (0x02)
报告从机标识 (0x11)

本实现基于最新的标准并且与标准完全兼容。接收和传输Modbus RTU/ASCII数据帧是通过一个由硬件提取层的调用来驱动状态机实现的。这就使得协议非常容易移植到其他的平台之上。当接收一个完整的数据帧后，该数据帧被传入Modbus应用层，数据帧的内容在该层内得到解析。为方便地增加新的Modbus功能，Freemodbus在应用层提供了钩子函数Hooks。

如果用到了Modbus TCP协议，那么当准备处理一个新数据帧的时候，移植层就必须首先向协议层发送一个事件标志。然后，协议栈调用一个返回值为接收到的Modbus TCP数据帧的函数，并且开始处理这个数据帧。如果数据有效，则响应的Modbus反馈帧将提供给移植层生成反馈帧。最后，该反馈帧被发送到客户端。

实现FreeModbus协议所需要的软/硬件需求

Modbus协议对硬件的需求非常少——基本上任何具有串行接口，并且有一些能够容纳modbus数据帧的RAM的微控制器都足够了。

一个异步串行接口，能够支持接收缓冲区满和发送缓存区空中断。
一个能够产生RTU传输所需要的t3.5 字符超时定时器的时钟。

对于软件部分，仅仅需要一个简单的事件队列。 The STR71X/FreeRTOS 移植使用 FreeRTOS 队列作为事件队列来减少 Modbus 任务所需要的时间。小点的微控制器往往不允许使用操作系统，在那种情况下，可以使用一个全局变量来实现该事件队列(The Atmel AVR 移植使用这种方式实现)。

实际的存储器需求决定于所使用的 Modbus 模块的多少。下表列出了所支持的功能编译后所需要的存储器。 ARM 项数值是使用 GNUARM 编译器 3.4.4 使用 -O1 选项得到的。 AVR项数值是使用 WinAVR 编译器 3.4.5 使用 -Os 选项编译得到的。

Module	ARM Code	ARM RAM (static)	AVR Code	AVR RAM (static)
Modbus RTU (Required)	1132Byte	272Byte	1456Byte	266Byte
Modbus ASCII (Optional)	1612Byte	28Byte	1222Byte	16Byte
Modbus Functions [1]	1180Byte	34Byte	1602Byte	34Byte
Modbus Core (Required)	924Byte	180Byte	608Byte	75Byte
Porting Layer (Required [2])	1756Byte	16Byte	704Byte	7Byte
Totals	7304Byte	530Byte	5592Byte	398Byte

[1]: 实际大小决定于可支持的Modbus功能码的多少。功能码可以在头文件 mbconfig.h中进行配置。

[2]: 决定于硬件。

已完成的移植：

Cortex M3 devices:

Atmel AT91SAM3S.

ARM devices:

STR71X with FreeRTOS/GCC. See STR71X/simple2.c for an example.
STR71TCP with FreeRTOS/lwIP/GCC. This port includes FreeRTOS, lwIP and a fully working PPP stack. The lwIP, PPP and FreeRTOS part is generic and therefore can be used for other ports ( or other projects ).
LPC214X with Keil. See LPC214X/demo.c for an example. This port uses the Keil ARM Compiler 2.41.
AT91SAM7X with FreeRTOS/Rowley. See AT91SAM7X_ROWLEY/demo.c for an example.

AVR devices:

ATMega8/16/32/128/168/169 with WinAVR. See AVR/demo.c for an example.

Coldfire devices:

MCF5235 with GCC. See MCF5235/demo.c for an example.
MCF5235 with CodeWarrior and FreeRTOS port for ColdFire. See MCF5235CW/demo.c for an example.
MCF5235/TCP with GCC. This port features FreeRTOS and the lwIP stack. The lwIP part is generic and therefore it should be used as a basis for other lwIP ports.

MSP430 devices