Modbus TCP示例

本篇总结

本例程在 W55MH32 上实现 Modbus TCP 服务器模式，响应写单线圈控制 LED 和读线圈状态的功能码。

硬件平台：本例程基于 W55MH32L-EVB 开发板运行。

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本例程使用的功能码

本例程从机地址设为 0x01。功能码 0x05（写单线圈）：数据为 0xff 时点亮 LED，为 0x00 时熄灭 LED；功能码 0x01（读线圈状态）：回复当前 LED 状态。Modbus TCP 因其高效性和兼容性，已成为工业物联网（IIoT）和工业 4.0 中不可或缺的一部分。

user_led_init();
user_led_control_init(get_user_led_status, set_user_led_status);

void user_led_control_init(int (*get_fun)(void), void (*set_fun)(uint32_t))
{
    if (get_fun != NULL && set_fun != NULL)
    {
        getUserLED_cb = get_fun;
        setUserLED_cb = set_fun;
    }
}

int get_led_status(void)
{
    return getUserLED_cb();
}
void set_led_status(int32_t val)
{
    setUserLED_cb(val);
}

回调机制的优势

通过回调函数注册机制，Modbus 协议层与硬件控制层解耦。你可以将 get_user_led_status 和 set_user_led_status 替换为任意硬件控制函数（如继电器、电机等），而无需修改 Modbus 处理逻辑。

while (1)
{
    do_Modbus(SOCKET_ID);
}

void do_Modbus(uint8_t sn)
{
    uint8_t  state = 0;
    uint16_t len;
    getSIPR(lip);
    state = getSn_SR(sn);
    switch (state)
    {
    case SOCK_SYNSENT:
        break;
    case SOCK_INIT:
        listen(sn);
        if (!b_listening_printed)
        {
            b_listening_printed = 1;
            printf("Listening on %d.%d.%d.%d:%d\r\n", lip[0], lip[1], lip[2], lip[3], local_port);
        }
        break;
    case SOCK_LISTEN:
        break;
    case SOCK_ESTABLISHED:
        if (getSn_IR(sn) & Sn_IR_CON)
        {
            setSn_IR(sn, Sn_IR_CON);
            printf("Connected\r\n");
            getSn_DIPR(sn, rip);
            port = getSn_DPORT(sn);
            printf("RemoteIP:%d.%d.%d.%d Port:%d\r\n", rip[0], rip[1], rip[2], rip[3], port);

            if (b_listening_printed)
                b_listening_printed = 0;
        }
        len = getSn_RX_RSR(sn);
        if (len > 0)
        {
            mbTCPtoEVB(sn);
        }
        break;
    case SOCK_CLOSE_WAIT:
        disconnect(sn);
        break;
    case SOCK_CLOSED:
    case SOCK_FIN_WAIT:
        close(sn);
        socket(sn, Sn_MR_TCP, local_port, Sn_MR_ND); // Sn_MR_ND
        break;
    default:
        break;
    }
}

void mbTCPtoEVB(uint8_t sn)
{
    if (MBtcp2evbFrame() != 0)                         // Frame received complete
    {
        if (pucASCIIBufferCur[0] == 0x01)              // Check whether the device address is 0x01
        {
            if ((uint8_t)pucASCIIBufferCur[1] == 0x05) // Write to a single device
            {
                if ((uint8_t)pucASCIIBufferCur[4] == 0xff)
                {
                    set_led_status(0);                 /* ON: 板载LED低电平点亮，set(0)=ResetBits=点亮 */
                    printf("LED ON\r\n");
                }
                else if ((uint8_t)pucASCIIBufferCur[4] == 0x00)
                {
                    set_led_status(1);                 /* OFF: set(1)=SetBits=熄灭 */
                    printf("LED OFF\r\n");
                }
                send(sn, recv_data, recv_len);
            }
            else if ((uint8_t)pucASCIIBufferCur[1] == 0x01) // Read Write to a single device
            {
                if (recv_data[recv_len - 1] != 0x01)
                {
                    printf("len error!%x\r\n", recv_data[recv_len - 1]);
                }
                else
                {
                    printf("Read OK!\r\n");
                    send_data[0] = recv_data[0];
                    send_data[1] = recv_data[1];
                    send_data[2] = recv_data[2];
                    send_data[3] = recv_data[3];
                    send_data[4] = 0x00;
                    send_data[5] = 0x04;
                    send_data[6] = 0x01;
                    send_data[7] = 0x01;
                    send_data[8] = 0x01;
                    send_data[9] = ~get_led_status();   /* 取反：低电平点亮语义 → Modbus 标准语义 */
                    send_len     = 10;
                    send(sn, send_data, send_len);
                    memset(send_data, 0, send_len);
                }
            }
            else
            {
                printf("error code!\r\n");
            }
        }
        else
        {
            printf("address error!\r\n");
        }
    }
}

报文处理逻辑

本例程中，从机地址设为 0x01。功能码 0x05 用于写单线圈（控制 LED 开关），数据为 0xff 时点亮 LED，为 0x00 时熄灭 LED；功能码 0x01 用于读线圈状态，回复当前 LED 状态。设备地址或功能码不匹配时会打印相应的错误信息。读 LED 状态时返回 ~get_led_status()，因为板载 LED 是低电平点亮，get_led_status() 返回的是 GPIO 电平（0=点亮, 1=熄灭），需要按位取反才能转换成 Modbus 标准线圈语义（1=ON, 0=OFF）。