第5章libmodbus开发库Modbus作为一种常见的工业通信协议，几乎被所有的设备所支持，如果能在软件或者设备中增强Modbus通信功能，无疑对于市场应用来说是个很吸引人的卖点。而对于Modbus开发来说，网络上存在相当多的开源库，其中libmodbus(www.libmodbus.org)和freemodbus(www.freemodbus.org)可以说是其中的翘楚，值得开发者认真分析和学习。5.1功能概要古人云: “登高而招，臂非加长也，而见者远；顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰。假舆马者，非利足也，而致千里；假舟楫者，非能水也，而绝江河。君子生非异也，善假于物也”。确实，在互联网以及开源项目蓬勃发展的时代，闭门造车已显得非常不合时宜。libmodbus 是一个免费的跨平台的支持RTU和TCP的Modbus库，遵循LGPL v2.1 协议。libmodbus支持Linux、Mac OS X、FreeBSD、QNX和Windows等操作系统。libmodbus可以向符合Modbus协议的设备发送和接收数据，并支持通过串口或者TCP网络进行连接。作为一个开源项目，libmodbus还处于开发测试阶段，代码量还不是十分庞大，文档和注释也不够，本章通过对libmodbus源代码的阅读过程，一方面可以进一步理解Modbus协议，同时也可以学习下一个好的开源项目的代码组织及开发过程。libmodbus官方网站libmodbus.org/，现在稳定的版本是v3.0.6，当前近期版是v3.1.4，可以从libmodbus.org/download/下载源码。作为开源软件，还可以从GitHub网站获取近期版本代码。GitHub: https://github.com/stephane/libmodbus.git5.2源码获取与编译首先，访问libmodbus官方GitHub网站https://github.com/stephane/libmodbus，并下载近期版本源代码。如图51所示，单击[Clone or download]按钮，再单击[Download ZIP]按钮，则自动下载近期的源代码。图51下载libmodbus源码源码下载完毕，解压下载的zip文件，如图52所示。简单查看源代码根目录的构成: 图52解压libmodbus源码 doc目录: libmodbus库的各API接口说明文档。 m4目录: 存放GNU m4文件，在这里对理解代码没有意义，可忽略。 src目录: 全部libmodbus源文件。 tests目录: 包含自带的测试代码。其他文件对我们理解源代码关系不大，可以暂时忽略。进一步展开src代码目录，如图53所示。图53libmodbus源码构成 win32: 定义了在Windows下使用Visual Studio编译时的项目文件和工程文件，以及相关配置选项等。其中，modbus9.sln默认使用的是Visual Studio 2008。 Makefile.am: Makefile.am是Linux下AutoTool编译时读取相关编译参数的配置文件，用于生成Makefile文件，因用于Linux下开发，在这里暂时忽略。 modbus.c: 核心文件，实现Modbus协议层，定义共通的Modbus消息发送和接收函数、各功能码对应的函数。 modbus.h: libmodbus对外暴露的接口API头文件。 modbusdata.c: 数据处理的共通函数，包括大小端相关的字节、位交换等函数。 modbusprivate.h: libmodbus内部使用的数据结构和函数定义。 modbusrtu.c: 通信层实现，RTU模式相关的函数定义，主要是串口的设置、连接及消息的发送和接收等。 modbusrtu.h: RTU模式对外提供的各API定义。 modbusrtuprivate.h: RTU模式的私有定义。 modbustcp.c: 通信层实现，TCP模式下相关的函数定义，主要包括TCP/IP网络的设置、连接、消息的发送和接收等。 modbustcp.h: 定义TCP模式对外提供的各API定义。 modbustcpprivate.h: TCP模式的私有定义。 modbusversion.h.in: 版本定义文件。下面开始尝试在Visual Studio 2015中编译libmodbus库文件。为了在Visual Studio下展开项目，首先双击configure.js，用以生成 config.h 和 modbusversion.h文件。然后打开前面已经安装的开发环境Visual Studio 2015，在Visual Studio 2015中，打开modbus9.sln文件，弹出项目文件升级对话框，如图54所示。图54libmodbus项目文件升级对话框在图54中勾选全部可选项，然后单击[OK]按钮，完成项目文件升级。在Visual Studio 2015中打开后，源代码展开如图55所示。图55libmodbus项目文件结构此时如果直接编译工程文件，将发生编译错误。原因是其中新生成的文件modbusversion.h没有正确加载，在文件上单击右键选择[Remove]菜单，删除旧的文件，同时，在目录Header Files上右键单击，在弹出的菜单中依次选择[Add]→[Existing Item...]，重新加载新生成的modbusversion.h文件，如图56所示。图56修改或者添加文件尝试着再次编译看看: 在项目名称上单击右键，在弹出的菜单上选择[Rebuild Solution]菜单项，如图57所示。libmodbus库文件开始编译。图57编译libmodus库文件编译完成的时候，出现编译错误，如图58所示。图58编译libmodus出现错误为了解决这个错误，同时按下Alt F7键弹出项目属性设置对话框，依次找到[VERSION]项的定义。查看路径为[Configuration Properties]→[Linker]→[All Options]→[Version]，如图59所示。图59Version项的定义找到后直接删除[VERSION]项的定义，再次重新编译库文件。如果一切顺利，在win32目录下将会成功生成modbus.dll和modbus.lib文件。在工具栏上将工程文件目标属性切换到[Release]项，按照上面的方法重新编译Release版，在win32目录下同样成功生成modbus.dll和modbus.lib文件。至此，对libmodbus库文件的编译工作完成，成功生成的动态链接库可以方便地供其他应用程序调用。5.3与应用程序的关系我们已经知道libmodbus是一个免费的跨平台的支持RTU和TCP的Modbus开发库，借助于libmodbus开发库能够非常方便地建立自己的应用程序或者将Modbus通信协议嵌入到单体设备中。libmodbus开发库与应用程序的基本关系如图510所示。图510应用程序与libmodbus的关系在对libmodbus的接口及代码框架简单了解之后，不妨让我们再深入一下细节，探探究竟。看看libmodbus都实现了哪些基础功能？以及源代码中对Modbus各功能码和消息帧是如何包装的？具体内容请看下一章。