18. RS485使用

RS485的使用与串口终端的使用基本相同，差别在于使用不同的设备树插件。

18.1. 使能RS485设备树插件

485-1、485-2虽然也是使用串口2和串口3，但他们设备树作用并不相同， 因此需要先将串口2、串口3相关设备树以及can设备树插件关闭，再使能485的设备树插件。 修改 boot/uEnv.txt 文件，找到uart、can、485相关设备树插件修改如下：

boot/uEnv.txt
1
2
3
4
5
6
7
8
 #dtoverlay=/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/imx-fire-uart2.dtbo
 #dtoverlay=/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/imx-fire-uart3.dtbo

 #dtoverlay=/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/imx-fire-can1.dtbo
 #dtoverlay=/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/imx-fire-can2.dtbo

 dtoverlay=/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/imx-fire-485r1-overlay.dtbo
 dtoverlay=/usr/lib/linux-image-4.19.35-imx6/overlays/imx-fire-485r2-overlay.dtbo

18.2. 简单测试485功能

修改 boot/uEnv.txt 之后重启开发板，并 将开发板中484总线的跳帽连接上（在开发板的左上角区域）， 接着将485接口按照下图所示的方法对接，485-1的A端与485-2的A端对接，485-1的B端与485-2的B端对接。

未找到图片07|

查看485总线设备

1
2
3
4
 root@npi:~# ls -l /dev/ttymxc*
 crw------- 1 root tty     207, 16 Jan 28 12:00 /dev/ttymxc0
 crw-rw---- 1 root dialout 207, 17 Jan 28 11:39 /dev/ttymxc1
 crw-rw---- 1 root dialout 207, 18 Jan 28 11:38 /dev/ttymxc2

其中ttymxc1为485-1设备，ttymxc2为485-2设备。

打开两个不同的终端，一个用于读取设备数据，一个用于发送设备数据

终端1
1
2
3
4
5
#读取485-1数据
echo 22 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio22/direction
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio22/value
cat /dev/ttymxc1
终端2
1
2
3
4
5
#485-2发送数据
echo 23 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio23/direction
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio23/value
echo "123456" > /dev/ttymxc2

此时在终端1中将会接收到终端2传来的数据，此处仅做简单操作，其他使用方式同串口章节相同，可参考串口章节。

18.3. libmodbus简介

libmodbus是一个与使用modbus协议的设备进行数据 发送/接收 的库， 它包含各种后端（backends）通过不同网络进行通信 （例如，RTU模式下的串口、485总线或TCP / IPv6中的以太网）。 libmodbus还提供了较低通信层的抽象，并在所有支持的平台上提供相同的API。

libmodbus是开源的，它遵循 LGPL v2.1 开源协议，这个协议没有GPL协议那么严格， 简单来说，只要你不修改libmodbus库里面的东西（只调用、链接该库），你是可以闭源你的代码的， 你也可以用于商业用途，这是非常好的。

18.3.1. 前期准备

开发准备，在开发板系统上安装libmodbus-dev和一些编译工具。

1
2
sudo apt update
sudo apt install gcc git libmodbus-dev pkg-config

18.3.2. 程序

1.服务端程序

ebf_6ull_quick_start_code/Source/485/test-server.c
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <modbus.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define SERVER_GPIO_INDEX   "22"
#define SERVER_ID         17
const uint16_t UT_REGISTERS_TAB[] = { 0x0A, 0x0E, 0x0A, 0x1B,0x0A};

static int _server_ioctl_init(void)
{
   int fd;
   //index config
   fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 1;

   write(fd, SERVER_GPIO_INDEX, strlen(SERVER_GPIO_INDEX));
   close(fd);

   //direction config
   fd = open("/sys/class/gpio/gpio" SERVER_GPIO_INDEX "/direction", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 2;

   write(fd, "out", strlen("out"));
   close(fd);

   return 0;
}

static int _server_ioctl_on(void)
{
   int fd;

   fd = open("/sys/class/gpio/gpio" SERVER_GPIO_INDEX "/value", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 1;

   write(fd, "1", 1);
   close(fd);
   return 0;
}

static int _server_ioctl_off(void)
{
   int fd;

   fd = open("/sys/class/gpio/gpio" SERVER_GPIO_INDEX "/value", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 1;

   write(fd, "0", 1);
   close(fd);
   return 0;
}

static void _modbus_rtu_server_ioctl(modbus_t *ctx, int on)
{
   if (on) {
         _server_ioctl_on();
   } else {
         _server_ioctl_off();
   }
}

int main(int argc, char*argv[])
{
   modbus_t *ctx;
   modbus_mapping_t *mb_mapping;
   int rc;
   int i;
   uint8_t *query;
   /*设置串口信息*/
   ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttymxc1", 9600, 'N', 8, 1);
   _server_ioctl_init();

   /*设置从机地址，设置485模式*/
   modbus_set_slave(ctx, SERVER_ID);
   modbus_rtu_set_custom_rts(ctx, _modbus_rtu_server_ioctl);
   modbus_rtu_set_rts(ctx, MODBUS_RTU_RTS_UP);
   modbus_rtu_set_serial_mode(ctx, MODBUS_RTU_RS485);


   query = malloc(MODBUS_RTU_MAX_ADU_LENGTH);
   /*开启调试*/
   modbus_set_debug(ctx, TRUE);

   mb_mapping = modbus_mapping_new_start_address(0,0,0,0,0,5,0,0);
   if (mb_mapping == NULL) {
         fprintf(stderr, "Failed to allocate the mapping: %s\n",
               modbus_strerror(errno));
         modbus_free(ctx);
         return -1;
   }

   /* 初始化值 */
   for (i=0; i < 5; i++) {
         mb_mapping->tab_registers[i] = UT_REGISTERS_TAB[i];
   }

   rc = modbus_connect(ctx);
   if (rc == -1) {
         fprintf(stderr, "Unable to connect %s\n", modbus_strerror(errno));
         modbus_free(ctx);
         return -1;
   }
   modbus_flush(ctx);

   for (;;) {
         do {
            rc = modbus_receive(ctx, query);
         } while (rc == 0);

         rc = modbus_reply(ctx, query, rc, mb_mapping);
         if (rc == -1) {
            break;
         }
   }

   modbus_mapping_free(mb_mapping);
   free(query);

   modbus_close(ctx);
   modbus_free(ctx);
   return 0;
}

2.客户端程序

ebf_6ull_quick_start_code/Source/485/test-client.c
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <modbus.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define CLIENT_GPIO_INDEX   "23"
#define SERVER_ID         17

static int _client_ioctl_init(void)
{
   int fd;
   //index config
   fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 1 ;

   write(fd, CLIENT_GPIO_INDEX, strlen(CLIENT_GPIO_INDEX));
   close(fd);

   //direction config
   fd = open("/sys/class/gpio/gpio" CLIENT_GPIO_INDEX "/direction", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 2;

   write(fd, "out", strlen("out"));
   close(fd);

   return 0;
}

static int _client_ioctl_on(void)
{
   int fd;

   fd = open("/sys/class/gpio/gpio" CLIENT_GPIO_INDEX "/value", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 1;

   write(fd, "0", 1);
   close(fd);

   return 0;
}

static int _client_ioctl_off(void)
{
   int fd;

   fd = open("/sys/class/gpio/gpio" CLIENT_GPIO_INDEX "/value", O_WRONLY);
   if(fd < 0)
         return 1;

   write(fd, "1", 1);
   close(fd);

   return 0;
}

static void _modbus_rtu_client_ioctl(modbus_t *ctx, int on)
{
   if (on) {
         _client_ioctl_on();
   } else {
         _client_ioctl_off();
   }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
   modbus_t *ctx = NULL;
   int i,rc;
   uint16_t tab_rp_registers[5] = {0}; //定义存放数据的数组

   /*创建一个RTU类型的变量*/
   /*设置要打开的串口设备  波特率 奇偶校验 数据位 停止位*/
   ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttymxc2", 9600, 'N', 8, 1);
   if (ctx == NULL) {
         fprintf(stderr, "Unable to allocate libmodbus context\n");
         return -1;
   }

   /*设置485模式*/
   _client_ioctl_init();
   modbus_rtu_set_custom_rts(ctx, _modbus_rtu_client_ioctl);
   modbus_rtu_set_rts(ctx, MODBUS_RTU_RTS_DOWN);
   modbus_rtu_set_serial_mode(ctx, MODBUS_RTU_RS485);

   /*设置debug模式*/
   modbus_set_debug(ctx, TRUE);

   /*设置从机地址*/
   modbus_set_slave(ctx, SERVER_ID);

   /*RTU模式 打开串口*/
   if (modbus_connect(ctx) == -1) {
         fprintf(stderr, "Connection failed: %s\n", modbus_strerror(errno));
         modbus_free(ctx);
         return -1;
   }

   //读取多个连续寄存器
   rc = modbus_read_registers(ctx, 0, 5, tab_rp_registers);
   if (rc == -1)
   {
            fprintf(stderr,"%s\n", modbus_strerror(errno));
            return -1;
   }
   for (i=0; i<5; i++)
   {
         //打印读取的数据
         printf("reg[%d] = %d(0x%x)\n", i, tab_rp_registers[i], tab_rp_registers[i]);
   }

   modbus_close(ctx);
   modbus_free(ctx);
   return 0;
}

18.3.3. 编译

将两个程序的源文件传输到开发板系统，然后使用下面命令编译：

1
2
gcc test-server.c -o test-server `pkg-config --cflags --libs libmodbus`
gcc test-client.c -o test-client `pkg-config --cflags --libs libmodbus`

打开两个终端，一个用于运行服务端一个用于运行客户端（ssh终端和串口终端）。如下所示：

服务终端
1
debian@lubancat:~$./test-server
客户终端
1
 debian@lubancat:~$./test-client

在客户终端中最终打印

客户终端
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
Opening /dev/ttymxc2 at 9600 bauds (N, 8, 1)
[11][03][00][00][00][05][87][59]
Sending request using RTS signal
Waiting for a confirmation...
<11><03><0A><00><0A><00><0E><00><0A><00><1B><00><0A><E3><47>
reg[0] = 10(0xa)
reg[1] = 14(0xe)
reg[2] = 10(0xa)
reg[3] = 27(0x1b)
reg[4] = 10(0xa)

在服务终端中最终打印

服务终端
1
2
3
4
5
6
7
Opening /dev/ttymxc1 at 9600 bauds (N, 8, 1)
Bytes flushed (0)
Waiting for a indication...
<11><03><00><00><00><05><87><59>
[11][03][0A][00][0A][00][0E][00][0A][00][1B][00][0A][E3][47]
Sending request using RTS signal
Waiting for a indication...

以上代码均做测试用，关于具体用法请读者自行研究。 参考资料： https://github.com/stephane/libmodbus

18.4. RS485设备树

官方参考文档： 内核源码/Documentation/devicetree/bindings/serialt 目录下的 rs485.txt、fsl-imx-uart.txt、serial.txt 。

野火imx6ull提供了很多的设备树插件源码，若想要添加或修改不同的引脚作为485引脚， 可参考:

仓库中提供了485-1、485-2的设备树插件， 其中485-1的设备树插件文件为 imx-fire-485r1-overlay.dts ，源码如下所示

/arch/arm/boot/dts/overlays/ebf/imx-fire-485r1-overlay.dts
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
 /dts-v1/;
 /plugin/;
 #include "imx6ul-pinfunc.h"
 #include "dt-bindings/gpio/gpio.h"

 / {
     fragment@0 {
         target=<&uart2>;
         __overlay__ {
                     pinctrl-names = "default";
                     pinctrl-0 = <&pinctrl_485r1>;              //使用的引脚组
                     uart-has-rtscts;                           //使用引硬件流
                     rts-gpios = <&gpio1 22 GPIO_ACTIVE_HIGH>;  //设置rst引脚
                     linux,rs485-enabled-at-boot-time;          //启用rs485
                     status = "okay";
         };
     };
     fragment@1 {
         target=<&iomuxc>;
         __overlay__ {
                     pinctrl_485r1: 485r1grp {
                         fsl,pins = <
                             MX6UL_PAD_UART2_TX_DATA__UART2_DCE_TX   0x1b0b1
                             MX6UL_PAD_UART2_RX_DATA__UART2_DCE_RX   0x1b0b1
                             MX6UL_PAD_UART2_CTS_B__GPIO1_IO22       0x1b0b1 /* RS485 RE/DE */
                         >;
                     };

         };
     };

     __overrides__ {
         enable = <&uart2>,"status";
     };
 };

485设备树插件修改相对简单，若想修改相对应的引脚，只需修改代码的13,23-25行即可。