MODBUS协议详解：Linux PCI驱动开发中的应用

"MODBUS数据模型和在嵌入式系统中基于Linux操作系统的PCI驱动开发" MODBUS是一种广泛应用的工业通信协议，它定义了在不同设备之间进行客户机/服务器通信的规则，尤其在自动化设备中广泛使用。MODBUS数据模型建立在四个基本表格之上，这些表格代表了不同类型的可访问数据： 1. **离散量输入**：这些是单个比特的数据，只能被读取，通常由I/O系统提供。它们表示设备的输入状态，例如传感器的开/关状态。 2. **线圈**：同样为单个比特，但可读可写。应用程序可以改变线圈状态，从而影响设备的输出，比如控制继电器的通断。 3. **输入寄存器**：由16位字组成，只读访问。这些寄存器通常用于获取设备的测量值，如温度、压力等。 4. **保持寄存器**：也是16位字，但可读可写。应用程序可以用来存储和修改过程变量，比如设定点或控制参数。 MODBUS协议允许最多选择65536个数据项进行单独操作，并且可以跨多个连续数据项进行读写操作，但具体数据大小受限于事务处理功能码。这些数据在物理存储器中存放，但逻辑访问是通过数据参考与物理地址的映射来实现的。数据模型的逻辑参考数字以0开始，为无符号整数索引。 在实际应用中，MODBUS模型的实现可以多样化。例如，一个设备可能包含多个独立的数据块，每个块对应不同的功能（如数字量、模拟量、输入量和输出量），并且可以通过不同的MODBUS功能码进行访问。这使得每个设备可以根据其特定的应用需求构建个性化的数据结构。 MODBUS协议在不同类型的总线或网络上都能运行，包括以太网上的TCP/IP，异步串行传输（如EIA/TIA-232-E、EIA-422、EIA/TIA-485-A），光纤和无线网络，以及专有的高速网络如MODBUSPLUS。MODBUS协议栈包括应用层、TCP/IP以及其他物理层协议，确保在不同层次的通信中提供服务。 在嵌入式系统，特别是基于Linux操作系统的环境中，开发PCI驱动是为了与硬件设备进行交互。MODBUS协议可用于构建这样的驱动，以实现对硬件的MODBUS兼容接口的控制和数据交换。通过在Linux内核中实现MODBUS驱动，系统可以透明地与外部MODBUS设备通信，实现自动化控制和监控功能。 总结来说，MODBUS协议提供了标准化的数据模型和通信机制，使得不同设备间的交互变得简单。在嵌入式系统中，利用Linux的PCI驱动开发能力，可以实现对MODBUS设备的有效控制，从而在各种自动化和监控应用中发挥重要作用。