libmodbus源码中重要的两个结构体讲解

文章目录

• 一、libmodbus重要数据结构讲解
• • • **1. 结构体 `_modbus`**
    • **2. 结构体 `_modbus_backend`**
    • **3. 两者关系和工作流程**

---

一、libmodbus重要数据结构讲解

这两个结构体是 libmodbus 的核心，定义了 Modbus 通信上下文 (_modbus) 和通信后端 (_modbus_backend) 的详细信息，直接决定了 Modbus 的通信行为。

---

1. 结构体 _modbus

定义

这个结构体描述了 Modbus 通信的上下文 (modbus_t 类型的实际定义)，包含了通信所需的参数和状态信息。

成员解析

struct _modbus {
    /* Slave address */
    int slave;

• slave：当前上下文的从站地址。对于 Modbus 主站，表示要访问的从站地址；对于 Modbus 从站，表示设备自身的地址。

    /* Socket or file descriptor */
    int s;

• s：文件描述符，用于标识当前连接。对于 Modbus TCP，表示一个套接字 (socket)；对于 Modbus RTU，表示一个串口文件描述符。

    int debug;

• debug：调试标志。设置为 1 时，启用调试模式，打印发送和接收的详细信息。

    int error_recovery;

• error_recovery：错误恢复模式。启用后，通信发生错误时会自动尝试恢复连接（如重新连接或重发请求）。

    int quirks;

• quirks：表示协议的特殊处理标志，用于处理不同 Modbus 实现的兼容性问题。

    struct timeval response_timeout;
    struct timeval byte_timeout;
    struct timeval indication_timeout;

• response_timeout：等待从站响应的最大时间。
• byte_timeout：等待每个字节接收的超时时间。
• indication_timeout：Modbus 从站在无通信时的等待时间（仅在从站模式下使用）。

    const modbus_backend_t *backend;

• backend：指向 Modbus 后端结构的指针，定义了具体的通信实现（如 Modbus TCP 或 RTU）。

    void *backend_data;

• backend_data：与后端相关的私有数据指针。TCP 和 RTU 后端可能需要不同的附加信息（如 TCP 套接字地址或串口配置）。

小结

• _modbus 是 Modbus 通信的抽象封装，结合 backend 提供具体的通信行为。
• 它统一管理通信参数和状态信息，为主站和从站操作提供支持。

---

2. 结构体 _modbus_backend

定义

modbus_backend_t 定义了 Modbus 的通信后端接口，抽象了具体的通信实现（如 TCP 或 RTU）。通过这个结构体，libmodbus 能够适配不同的传输协议。

成员解析

    unsigned int backend_type;

• backend_type：后端类型标志，用于区分 Modbus RTU、ASCII 或 TCP。

    unsigned int header_length;
    unsigned int checksum_length;
    unsigned int max_adu_length;

• header_length：报文头长度，Modbus RTU 和 TCP 的头长度不同。
• checksum_length：校验码长度。Modbus RTU 使用 CRC 校验，Modbus TCP 不需要校验。
• max_adu_length：最大 ADU（Application Data Unit）长度，限制一次传输的数据量。

    int (*set_slave)(modbus_t *ctx, int slave);

• set_slave：设置 Modbus 从站地址的函数指针。

    int (*build_request_basis)(modbus_t *ctx, int function, int addr, int nb, uint8_t *req);

• build_request_basis：构建 Modbus 请求帧的函数，定义了如何封装功能码、寄存器地址和数据。

    int (*build_response_basis)(sft_t *sft, uint8_t *rsp);

• build_response_basis：构建 Modbus 响应帧的函数，用于从站模式。

    int (*prepare_response_tid)(const uint8_t *req, int *req_length);

• prepare_response_tid：准备响应时处理事务 ID 的函数（通常用于 TCP）。

    int (*send_msg_pre)(uint8_t *req, int req_length);
    ssize_t (*send)(modbus_t *ctx, const uint8_t *req, int req_length);
    ssize_t (*recv)(modbus_t *ctx, uint8_t *rsp, int rsp_length);

• send_msg_pre：在发送请求前进行预处理（如添加校验）。
• send：发送数据帧的底层实现。
• recv：接收数据帧的底层实现。

    int (*check_integrity)(modbus_t *ctx, uint8_t *msg, const int msg_length);

• check_integrity：校验数据帧完整性的函数（如 CRC 校验）。

    int (*pre_check_confirmation)(modbus_t *ctx, const uint8_t *req, const uint8_t *rsp, int rsp_length);

• pre_check_confirmation：检查从站响应是否与主站请求匹配。

    int (*connect)(modbus_t *ctx);
    unsigned int (*is_connected)(modbus_t *ctx);
    void (*close)(modbus_t *ctx);

• connect：建立连接的函数。
• is_connected：检查连接状态的函数。
• close：关闭连接的函数。

    int (*flush)(modbus_t *ctx);

• flush：清空接收缓冲区的函数。

    int (*select)(modbus_t *ctx, fd_set *rset, struct timeval *tv, int msg_length);

• select：实现 select 调用，等待特定时间以接收数据。

    void (*free)(modbus_t *ctx);

• free：释放上下文相关资源的函数。

小结

• modbus_backend_t 是 Modbus 的后端抽象，封装了不同通信协议的操作。
• 每个通信协议（TCP 或 RTU）需要实现一套符合接口的具体函数。

---

3. 两者关系和工作流程

关系

• _modbus 是 Modbus 通信的具体上下文，它通过指针 backend 关联到 _modbus_backend。
• _modbus_backend 提供了通信操作的实现，_modbus 负责调用这些接口。

工作流程

1. 初始化

   • 创建 _modbus 实例，设置从站地址和通信参数。
   • 初始化对应的 _modbus_backend 实现（TCP 或 RTU）。

2. 通信

   • 调用 backend 的 build_request_basis 构建请求帧。
   • 使用 send 和 recv 函数发送和接收数据。
   • 检查数据完整性并解析响应。

3. 关闭连接

   • 调用 close 和 free 函数，释放资源。

这两个结构体共同构成了 libmodbus 的核心设计，通过分离上下文和后端逻辑，实现