Visual Studio 中基于 libmodbus 的 C++ Modbus RTU 主站示例

Visual Studio 中基于 libmodbus 的 C++ Modbus RTU 主站示例 | 极客日志

// modbus_rtu_master.cpp
// 完整 Modbus RTU 主站 Demo：连接串口、配置、轮询读取寄存器、错误处理
// 支持 Ctrl+C 优雅退出
#include <modbus.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <windows.h> // Windows Sleep
#include <signal.h> // Ctrl+C 处理

#define SERIAL_PORT "COM3" // 修改为你的端口
#define BAUDRATE 115200 // 波特率
#define SLAVE_ID 1 // 从站地址
#define REG_ADDR 0 // 起始寄存器地址
#define REG_COUNT 10 // 读取寄存器数
#define TIMEOUT_SEC 1 // 超时秒
#define TIMEOUT_USEC 0 // 超时微秒
#define POLL_INTERVAL 1000 // 轮询间隔 ms

volatile sig_atomic_t running = 1; // 运行标志

// Ctrl+C 处理函数
void signal_handler(int sig) {
    running = 0;
    printf("收到中断信号，停止轮询...\n");
}

int main() {
    modbus_t *ctx = NULL;
    uint16_t regs[REG_COUNT];
    int rc;

    // 注册 Ctrl+C 信号
    signal(SIGINT, signal_handler);

    // 1. 创建 RTU 上下文
    ctx = modbus_new_rtu(SERIAL_PORT, BAUDRATE, 'N', 8, 1);
    if(ctx == NULL){
        fprintf(stderr,"创建上下文失败：%s\n",modbus_strerror(errno));
        return 1;
    }

    // 2. 设置从站 ID
    modbus_set_slave(ctx, SLAVE_ID);

    // 3. 设置超时
    modbus_set_response_timeout(ctx, TIMEOUT_SEC, TIMEOUT_USEC);

    // 4. 连接串口
    if(modbus_connect(ctx)==-1){
        fprintf(stderr,"连接失败：%s\n",modbus_strerror(errno));
        modbus_free(ctx);
        return 1;
    }
    printf("连接成功：%s @ %d baud\n", SERIAL_PORT, BAUDRATE);

    // 5. 轮询读取寄存器
    while(running){
        rc = modbus_read_registers(ctx, REG_ADDR, REG_COUNT, regs);
        if(rc == -1){
            fprintf(stderr,"读取失败：%s\n",modbus_strerror(errno));
        }else{
            printf("读取成功 (%d 个寄存器):\n", rc);
            for(int i = 0; i < rc; i++){
                printf("寄存器 %02d: %u (0x%04X)\n", i, regs[i], regs[i]);
            }
        }
        // 等待间隔
        Sleep(POLL_INTERVAL);
    }

    // 6. 清理
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);
    printf("程序退出。\n");
    return 0;
}

连接成功：COM3 @ 115200 baud 读取成功 (10 个寄存器): 寄存器 00: 123 (0x007B) ... (根据从站数据)

// test_modbus.cpp
#include <gtest/gtest.h>
#include <modbus.h>

TEST(ModbusTest, CreateRtuContext){
    modbus_t *ctx = modbus_new_rtu("COM3", 115200, 'N', 8, 1);
    ASSERT_NE(ctx, nullptr);
    modbus_free(ctx);
}

TEST(ModbusTest, ConnectFailInvalidPort){
    modbus_t *ctx = modbus_new_rtu("INVALID", 9600, 'N', 8, 1);
    ASSERT_EQ(modbus_connect(ctx), -1);
    ASSERT_EQ(errno, ERROR_PATH_NOT_FOUND); // Windows 错误码
    modbus_free(ctx);
}

TEST(ModbusTest, ReadRegisters){
    modbus_t *ctx = modbus_new_rtu("COM3", 115200, 'N', 8, 1);
    modbus_set_slave(ctx, 1);
    modbus_connect(ctx);
    uint16_t regs[2];
    int rc = modbus_read_registers(ctx, 0, 2, regs);
    ASSERT_GE(rc, 0); // 成功读取 >=0
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);
}

int main(int argc, char** argv){
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

# 安装 vcpkg（如果没有）
git clone https://github.com/microsoft/vcpkg
cd vcpkg
.ootstrap-vcpkg.bat
# 安装 libmodbus（64 位 Windows）
.ootstrap-vcpkg.bat
.ootstrap-vcpkg.bat # 修正为实际命令
.ootstrap-vcpkg.bat

// modbus_tcp_master.cpp
// 功能：Modbus TCP 主站示例 - 连接从站、读写寄存器、错误重试
// 使用 libmodbus 库（vcpkg 安装）
// 编译：VS 2022 + C++17
#include <modbus.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <windows.h> // Sleep
#include <signal.h> // Ctrl+C 处理

// 配置参数（根据实际从站修改）
#define SERVER_IP "192.168.1.100" // 从站 IP 地址
#define SERVER_PORT 502 // Modbus TCP 默认端口
#define SLAVE_ID 1 // 从站单元标识（Unit ID），通常为 1
#define REG_READ_ADDR 0 // 读取起始寄存器地址
#define REG_READ_COUNT 10 // 读取寄存器数量
#define REG_WRITE_ADDR 100 // 写入寄存器地址
#define REG_WRITE_VALUE 12345 // 要写入的值
#define TIMEOUT_SEC 2 // 响应超时秒
#define TIMEOUT_USEC 0 // 微秒
#define MAX_RETRIES 3 // 最大重试次数
#define POLL_INTERVAL 1000 // 轮询间隔 ms

volatile sig_atomic_t running = 1; // 运行标志（Ctrl+C 退出）

// Ctrl+C 信号处理
void signal_handler(int sig) {
    running = 0;
    printf("\n收到中断信号，程序退出...\n");
}

int main() {
    modbus_t *ctx = NULL;
    uint16_t regs[REG_READ_COUNT];
    int rc;

    // 注册 Ctrl+C 信号
    signal(SIGINT, signal_handler);
    printf("Modbus TCP 主站启动...\n");
    printf("目标从站：%s:%d Unit ID: %d\n", SERVER_IP, SERVER_PORT, SLAVE_ID);

    // 1. 创建 Modbus TCP 上下文
    ctx = modbus_new_tcp(SERVER_IP, SERVER_PORT);
    if(ctx == NULL){
        fprintf(stderr,"创建上下文失败：%s\n",modbus_strerror(errno));
        return 1;
    }

    // 2. 设置从站 ID（Unit ID）
    modbus_set_slave(ctx, SLAVE_ID);

    // 3. 设置超时（非常重要，避免卡死）
    modbus_set_response_timeout(ctx, TIMEOUT_SEC, TIMEOUT_USEC);

    // 4. 连接从站
    if(modbus_connect(ctx)==-1){
        fprintf(stderr,"连接失败：%s\n",modbus_strerror(errno));
        modbus_free(ctx);
        return 1;
    }
    printf("连接成功！开始轮询...\n\n");

    // 5. 主循环：读取 + 写入 + 显示
    int loop_count = 0;
    while(running){
        loop_count++;
        printf("=== 第 %d 次轮询 ===\n", loop_count);

        // ----------------------
        // 读取保持寄存器（功能码 03）
        // ----------------------
        int retries = MAX_RETRIES;
        rc = -1;
        while(retries-->0 && rc == -1){
            rc = modbus_read_registers(ctx, REG_READ_ADDR, REG_READ_COUNT, regs);
            if(rc == -1){
                fprintf(stderr,"读取失败 (剩余重试 %d): %s\n", retries,modbus_strerror(errno));
                Sleep(500); // 重试间隔
            }
        }
        if(rc > 0){
            printf("读取成功 (%d 个寄存器):\n", rc);
            for(int i = 0; i < rc; i++){
                printf(" 寄存器 %03d: %5u (0x%04X)\n", REG_READ_ADDR + i, regs[i], regs[i]);
            }
        }else{
            printf("读取失败，已重试 %d 次\n", MAX_RETRIES);
        }

        // ----------------------
        // 写入单个寄存器（功能码 06）
        // ----------------------
        rc = modbus_write_register(ctx, REG_WRITE_ADDR, REG_WRITE_VALUE);
        if(rc == 1){
            printf("写入成功：寄存器 %d = %d\n", REG_WRITE_ADDR, REG_WRITE_VALUE);
        }else{
            fprintf(stderr,"写入失败：%s\n",modbus_strerror(errno));
        }
        printf("\n");
        Sleep(POLL_INTERVAL);
    }

    // 6. 清理资源
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);
    printf("程序正常退出。\n");
    return 0;
}

Modbus TCP 主站启动...
目标从站：192.168.1.100:502 Unit ID: 1
连接成功！开始轮询...
=== 第 1 次轮询 ===
读取成功 (10 个寄存器):
寄存器 000: 123 (0x007B)
寄存器 001: 456 (0x01C8)
...
写入成功：寄存器 100 = 12345
=== 第 2 次轮询 ===
...

#include <gtest/gtest.h>
#include <modbus.h>

TEST(ModbusTcpTest, CreateContext){
    modbus_t *ctx = modbus_new_tcp("127.0.0.1", 502);
    ASSERT_NE(ctx, nullptr);
    modbus_free(ctx);
}

TEST(ModbusTcpTest, ConnectFailInvalidIP){
    modbus_t *ctx = modbus_new_tcp("invalid.ip", 502);
    ASSERT_EQ(modbus_connect(ctx), -1);
    ASSERT_EQ(errno, EHOSTUNREACH); // 或其他网络错误
    modbus_free(ctx);
}

int main(int argc, char** argv){
    ::testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
    return RUN_ALL_TESTS();
}

问题	原因	解决方法
连接失败：Connection refused	从站未启动或 IP/端口错误	检查从站软件是否运行，确认 IP:502
读取超时	超时时间太短或网络延迟	`modbus_set_response_timeout(ctx, 3, 0)`
编译错误：undefined reference	未链接 libmodbus.lib	项目属性 → 链接器 → 输入 → 添加 libmodbus.lib
端口被占用	其他软件占用 502 端口	关闭 Modbus Poll/Slave 等工具
Windows 防火墙阻挡	系统防火墙未放行	防火墙 → 允许应用通过 → 添加你的 exe

Visual Studio 中基于 libmodbus 的 C++ Modbus RTU 主站示例

Visual Studio 中完整的 C++ Demo：基于 libmodbus 的串口 Modbus RTU 主站示例

引言

步骤 1: 在 VS 中安装/配置 libmodbus

步骤 2: 完整 Demo 代码（modbus_rtu_master.cpp）

步骤 3: 在 VS 中编译运行

步骤 4: 测试代码

步骤 5: 常见问题与调试

1. 环境准备

2. 完整 Demo 代码（modbus_tcp_master.cpp）

编译与运行（Visual Studio 2022）

测试用例（集成测试 + 单元测试）

测试 1：连接与读取（手动集成测试）

测试 2：单元测试（Google Test）

常见问题与解决（Windows 环境）

扩展建议（半导体测试机场景）

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引言

步骤 1: 在 VS 中安装/配置 libmodbus

步骤 2: 完整 Demo 代码（modbus_rtu_master.cpp）

步骤 3: 在 VS 中编译运行

步骤 4: 测试代码

步骤 5: 常见问题与调试

1. 环境准备

2. 完整 Demo 代码（modbus_tcp_master.cpp）

编译与运行（Visual Studio 2022）

测试用例（集成测试 + 单元测试）

测试 1：连接与读取（手动集成测试）

测试 2：单元测试（Google Test）

常见问题与解决（Windows 环境）

扩展建议（半导体测试机场景）

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