用c语言编写modbus通讯协议

Modbus是一种通用的串行通讯协议，可以用于连接多个设备和传感器，从而实现数据的读取和控制。在C语言中，可以通过串口通讯库来实现Modbus协议的通讯。下面是一个简单的C语言程序，可以实现Modbus RTU协议的读取和写入操作。

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>

#define DEV_NAME "/dev/ttyS0"
#define BAUD_RATE B9600
#define DATA_BITS 8
#define STOP_BITS 1
#define PARITY_NONE 0

#define SLAVE_ADDR 1

#define FUNC_READ_COILS 0x01
#define FUNC_READ_INPUTS 0x02
#define FUNC_READ_HOLDING_REGS 0x03
#define FUNC_READ_INPUT_REGS 0x04
#define FUNC_WRITE_COIL 0x05
#define FUNC_WRITE_REG 0x06
#define FUNC_WRITE_COILS 0x0F
#define FUNC_WRITE_REGS 0x10

#define READ_COILS 0x0001
#define READ_INPUTS 0x0002
#define READ_HOLDING_REGS 0x0003
#define READ_INPUT_REGS 0x0004
#define WRITE_COIL 0x0005
#define WRITE_REG 0x0006
#define WRITE_COILS 0x000F
#define WRITE_REGS 0x0010

#define OK 0
#define ERR -1

int fd;

int open_serial_port() {
    fd = open(DEV_NAME, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return ERR;
    }

    struct termios options;
    tcgetattr(fd, &options);
    options.c_cflag = BAUD_RATE | CS8 | CLOCAL | CREAD;
    options.c_iflag = IGNPAR;
    options.c_oflag = 0;
    options.c_lflag = 0;
    tcflush(fd, TCIFLUSH);
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &options);

    return OK;
}

int close_serial_port() {
    if (close(fd) < 0) {
        perror("close");
        return ERR;
    }

    return OK;
}

int read_registers(uint16_t addr, uint16_t count, uint16_t *values) {
    uint8_t buf[256];
    uint16_t crc;
    ssize_t n;

    buf[0] = SLAVE_ADDR;
    buf[1] = FUNC_READ_INPUT_REGS;
    buf[2] = addr >> 8;
    buf[3] = addr & 0xFF;
    buf[4] = count >> 8;
    buf[5] = count & 0xFF;

    crc = modbus_crc16(buf, 6);
    buf[6] = crc & 0xFF;
    buf[7] = crc >> 8;

    write(fd, buf, 8);

    usleep(10000);

    n = read(fd, buf, 256);
    if (n < 0) {
        perror("read");
        return ERR;
    }

    if (buf[0] != SLAVE_ADDR || buf[1] != FUNC_READ_INPUT_REGS) {
        printf("invalid response\n");
        return ERR;
    }

    if (buf[2] != count * 2) {
        printf("invalid data length\n");
        return ERR;
    }

    crc = modbus_crc16(buf, 3 + count * 2);
    if (crc != 0) {
        printf("invalid crc\n");
        return ERR;
    }

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        values[i] = (buf[3 + i * 2] << 8) | buf[4 + i * 2];
    }

    return OK;
}

int write_register(uint16_t addr, uint16_t value) {
    uint8_t buf[256];
    uint16_t crc;
    ssize_t n;

    buf[0] = SLAVE_ADDR;
    buf[1] = FUNC_WRITE_REG;
    buf[2] = addr >> 8;
    buf[3] = addr & 0xFF;
    buf[4] = value >> 8;
    buf[5] = value & 0xFF;

    crc = modbus_crc16(buf, 6);
    buf[6] = crc & 0xFF;
    buf[7] = crc >> 8;

    write(fd, buf, 8);

    usleep(10000);

    n = read(fd, buf, 256);
    if (n < 0) {
        perror("read");
        return ERR;
    }

    if (buf[0] != SLAVE_ADDR || buf[1] != FUNC_WRITE_REG) {
        printf("invalid response\n");
        return ERR;
    }

    crc = modbus_crc16(buf, 6);
    if (crc != 0) {
        printf("invalid crc\n");
        return ERR;
    }

    return OK;
}

uint16_t modbus_crc16(uint8_t *buf, uint16_t len) {
    uint16_t crc = 0xFFFF;

    for (int i = 0; i < len; i++) {
        crc ^= buf[i];
        for (int j = 0; j < 8; j++) {
            if (crc & 1) {
                crc >>= 1;
                crc ^= 0xA001;
            } else {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }

    return crc;
}

int main() {
    uint16_t values[2];
    int ret;

    if (open_serial_port() != OK) {
        printf("failed to open serial port\n");
        return 1;
    }

    ret = read_registers(0, 2, values);
    if (ret == OK) {
        printf("data1: %d\n", values[0]);
        printf("data2: %d\n", values[1]);
    } else {
        printf("failed to read registers\n");
    }

    ret = write_register(1, 100);
    if (ret == OK) {
        printf("write register succeeded\n");
    } else {
        printf("failed to write register\n");
    }

    if (close_serial_port() != OK) {
        printf("failed to close serial port\n");
        return 1;
    }

    return 0;
}

在上面的程序中，首先定义了串口的参数，包括设备名称、波特率、数据位、停止位、校验位等。然后定义了Modbus协议的一些常量，包括读写寄存器的功能码、错误码等。接着定义了打开和关闭串口的函数。

在读取寄存器的函数中，首先构造了Modbus RTU协议的请求报文，然后计算出CRC校验码，并将报文发送到串口中。接着等待一段时间，然后读取串口中的应答报文，解析出其中的数据值，并进行CRC校验。如果校验通过，则将数据值返回给调用函数。

在写入寄存器的函数中，也是构造了Modbus RTU协议的请求报文，并计算出CRC校验码。然后将报文发送到串口中，并等待一段时间，读取应答报文并进行CRC校验。如果校验通过，则写入成功。

最后，在main函数中，先打开串口，然后读取两个寄存器的值，并将其打印出来。接着写入一个寄存器的值，并打印出写入成功的信息。最后关闭串口。

需要注意的是，上面的程序只是一个简单的示例，实际应用中需要根据具体的设备和通讯协议进行修改。同时，还需要进行错误处理和异常情况的处理，例如超时等。