EasyARM i.mx287学习笔记——通过modbus tcp控制GPIO

0 前言 本文使用freemodbus协议栈，在EasyARM i.mx287上实现了modbus tcp从机。

在该从机中定义了线圈寄存器。当中线圈寄存器地址较低的4位和EasyARM的P2.4至P2.5关联，通过modbus指令可控制GPIO的输出。本文改动自freemodbus 演示样例LINUXTCP。经过简单的改动也可用于其它Linux开发板。

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【代码仓库】 代码仓库位于bitbucket——easyarm-modbus-tcp，请使用Hg克隆或者直接下载zip包。

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1 部分代码 【gpio-sysfs】 在gpio-sysfs中添加使能GPIO、禁止GPIO和GPIO定期处理函数。

当中gpio_poll传入的參数为modbus线圈寄存器

int gpio_enable(void)
{
gpio_export(P24);gpio_direction(P24,OUT);gpio_write(P24,0);
gpio_export(P25);gpio_direction(P25,OUT);gpio_write(P25,0);
gpio_export(P26);gpio_direction(P26,OUT);gpio_write(P26,0);
gpio_export(P27);gpio_direction(P27,OUT);gpio_write(P27,0);
return 0;
}

int gpio_disable(void)
{
gpio_write(P24,0);gpio_unexport(P24);
gpio_write(P25,0);gpio_unexport(P25);
gpio_write(P26,0);gpio_unexport(P26);
gpio_write(P27,0);gpio_unexport(P27);
return 0;
}
int gpio_poll(unsigned char status)
{
status & 0x01 ? gpio_write(P24,1) : gpio_write(P24,0);
status & 0x02 ? gpio_write(P25,1) : gpio_write(P25,0);
status & 0x04 ?

gpio_write(P26,1) : gpio_write(P26,0);
status & 0x08 ? gpio_write(P27,1) : gpio_write(P27,0);
return 0;
}

【modbus poll】 pvPollingThread线程中获得线圈寄存器结果——ucRegCoilsBuf[0]，并传递至gpio_poll函数中。

void* pvPollingThread( void *pvParameter )
{
eSetPollingThreadState( RUNNING );
if( eMBEnable( ) == MB_ENOERR )
{
do
{
gpio_poll(ucRegCoilsBuf[0]); // 改变IO口状态
if( eMBPoll( ) != MB_ENOERR )
break;
}
while( eGetPollingThreadState( ) != SHUTDOWN );
}
( void )eMBDisable( );
eSetPollingThreadState( STOPPED );
return 0;
}

【线圈寄存器读写函数】

eMBErrorCode
eMBRegCoilsCB( UCHAR * pucRegBuffer, USHORT usAddress, USHORT usNCoils, eMBRegisterMode eMode )
{
eMBErrorCode eStatus = MB_ENOERR;
int iNCoils = ( int )usNCoils;
int usBitOffset;

if( ( usAddress >= REG_COILS_START ) &&
( usAddress + usNCoils <= REG_COILS_START + REG_COILS_SIZE ) )
{

usBitOffset = ( int )( usAddress - REG_COILS_START );
switch ( eMode )
{
case MB_REG_READ:
while( iNCoils > 0 )
{
*pucRegBuffer++ = xMBUtilGetBits( ucRegCoilsBuf, usBitOffset,
( UCHAR )( iNCoils > 8 ? 8 : iNCoils ) );
iNCoils -= 8;
usBitOffset += 8;
}
break;

case MB_REG_WRITE:
while( iNCoils > 0 )
{
xMBUtilSetBits( ucRegCoilsBuf, usBitOffset,
( UCHAR )( iNCoils > 8 ? 8 : iNCoils ),
*pucRegBuffer++ );
iNCoils -= 8;
usBitOffset += 8;
}
break;
}
}
else
{
eStatus = MB_ENOREG;
}
return eStatus;
}

【makefile】

# 指定编译器
CROSS = arm-fsl-linux-gnueabi-
CC = $(CROSS)gcc
STRIP = $(CROSS)strip

# CFLAG包含头文件文件夹
CFLAGS = -g -Wall

# 头文件查找路径
INC = -I. -Iport -I../../modbus/rtu \
-I../../modbus/ascii -I../../modbus/include -I../../modbus/tcp

#
LIBS = -lpthread
# 目标
TARGET = modbustcp
# 源文件
SRC = demo.c gpio-sysfs.c port/portother.c \
port/portevent.c port/porttcp.c \
../../modbus/mb.c ../../modbus/tcp/mbtcp.c \
../../modbus/functions/mbfunccoils.c \
../../modbus/functions/mbfuncdiag.c \
../../modbus/functions/mbfuncholding.c \
../../modbus/functions/mbfuncinput.c \
../../modbus/functions/mbfuncother.c \
../../modbus/functions/mbfuncdisc.c \
../../modbus/functions/mbutils.c

# 源文件编译为目标文件
OBJS = $(SRC:.c=.o)

.PHONY: clean

# 链接为可运行文件
$(TARGET): $(OBJS)
$(CC) $^ -o $@ $(LIBS)
$(STRIP) $@

# 可运行文件和目标文件
clean:
rm -f $(OBJS)
rm -f $(TARGET)

# 连续动作，先清除再编译链接，拷贝到tftpboot中
install:clean $(TARGET)
@echo 拷贝到tftpboot文件夹
cp $(TARGET) ~/tftpboot
@echo 复制结束

# 编译规则 添加头文件 $@代表目标文件 $< 代表第一个依赖文件
%.o:%.c
$(CC) $(CFLAGS) $(INC) -o $@ -c $<

2 实验 【1】在虚拟机中make获得可运行文件——modbustcp 【2】配置EasyARM IP地址，比如EasyARM的IP地址为192.168.1.211 ifconfig eht0 192.168.1.211 【2】通过tftp传输可运行文件至开发板（如果此时虚拟机的IP地址为192.168.1.106） tftp -g -r modbustcp 192.168.1.106 【3】改动可运行权限。

并运行 chmod a+x modbustcp ./modbustcp 【4】modbus tcp中有一个简单的控制台。输入h可获得指令帮助。当中e为使能协议栈。q为退出程序。

输入e使能modbus从机协议栈。


图1 运行modbus tcp
【5】在windows中打开modbus调试软件，连接EasyARM。IP地址为192.168.1.211，端口号为默认端口号205。



图2 通过modbus tcp控制GPIO


图3 实验效果
4 总结【1】操作步骤较多，实现modbus tcp须要不少的基础知识。