jlibmodbus: Modbus通信庫的全面解析

jlibmodbus是一款基於C++語言實現的Modbus通信庫。它支持多個平台，包括Windows，Linux和Android。jlibmodbus功能強大，簡單易用，能夠幫助用戶輕鬆地在設備之間建立Modbus通信。本文將會從多個方面對jlibmodbus的優勢和使用進行全面解析，包括Android源碼, jlibmodbus異常, jlibmodbus浮點型, jlibmodbus高位和低位, jlibmodbus 讀取負值, jlibmodbus和modbus4j對比, jlibmodbus重新編譯解決讀取超時, jlibmodbus api, jlibmodbus rtu, jlibmodbus modbus4j選取若干部分進行詳細介紹，幫助用戶更加快速入手使用該庫。

一、jlibmodbus Android源碼

jlibmodbus在Android開發中的應用非常廣泛。為了能夠在Android系統中使用jlibmodbus，需要先編譯出靜態庫文件才能進行集成。在編譯過程中，需要根據項目所需設置相關的編譯選項。下面是具體的代碼示例：

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

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

JNIEXPORT jlong JNICALL
Java_com_example_jlibmodbus_JlibModbusMaster_init(JNIEnv *env, jobject instance, jstring device_) {
    const char *device = env->GetStringUTFChars(device_, 0);
    modbus_t *ctx = modbus_new_rtu(device, 9600, 'N', 8, 1);
    env->ReleaseStringUTFChars(device_, device);
    return (jlong) ctx;
}

JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_example_jlibmodbus_JlibModbusMaster_connect(JNIEnv *env, jobject instance, jlong ctx_) {
    modbus_t *ctx = (modbus_t *) ctx_;
    return modbus_connect(ctx);
}

...

#ifdef __cplusplus
}
#endif

以上是在Android Studio中編寫的JNI介面代碼，其中包含了對jlibmodbus庫的調用，用以實現Modbus通訊功能。通過jni.h頭文件和modbus/modbus.h頭文件的引入，程序可以調用系統所提供的JNI函數。然後使用C++語言編寫jlibmodbus的相關介面函數，進而實現Modbus通訊。具體內容就包括一些初始化步驟，例如建立連接和釋放連接，以及設置參數和讀寫寄存器。這些函數基本涵蓋了jlibmodbus庫的全部功能。

二、jlibmodbus異常

在Modbus通信過程中，會出現各種各樣的異常，例如連接超時，讀寫錯誤等。jlibmodbus提供了多種異常處理函數，用戶可以根據自己的需求選擇具體的異常處理方式。下面是相關代碼示例：

int ret = modbus_read_input_registers(ctx, 100, 6, dest); //若dest為NULL則返回-1
if (ret >= 0) {
    //成功讀取
} else {
    switch(errno) {
        case EMBXILFUN:
            //非法函數異常
            break;
        case EMBXILADD:
            //非法地址異常
            break;
        case EMBXSR:
            //伺服器端響應異常
            break;
        case EMBXRD:
            //讀取異常
            break;
        case EMBXFC:
            //功能碼錯誤異常
            break;
        case EMBXIE:
            //奇偶校驗錯誤異常
            break;
        case EMBXSLAVE:
            //從站錯誤異常
            break;
        case EMBXTIMEOUT:
            //超時異常
            break;
        default:
            //其他異常
            break;
    }
}

以上代碼是在讀取Modbus寄存器時出現異常時的處理方式，其中包含了各種異常類型的枚舉值和對應的處理方法。如果程序出現異常，就會根據異常類型去執行相應的異常處理方法。這樣，用戶就可以清晰地了解到程序在運行過程中具體發生了哪些異常，並可以針對每一類異常分別進行處理。

三、jlibmodbus浮點型

通常情況下，Modbus協議只能夠讀寫整型數據，而不能夠讀寫浮點型數據。但是有時候我們就需要讀寫浮點型數據，這就需要一些特殊的處理方式了。jlibmodbus提供了一些函數，可以幫助用戶實現這一功能。下面是相關代碼示例：

uint16_t dest[2];

modbus_get_float(&dest[0]); //寄存器值按高位到低位返回
float fvalue = *((float *) &dest);

modbus_set_float(&dest[0], 1.23);

以上代碼演示了如何使用jlibmodbus實現Modbus協議下的浮點型數據的讀寫。其中宏modbus_get_float和modbus_set_float分別用於讀取和寫入浮點型數據。在本示例中，需要將讀取到的兩個16位寄存器值按照「高位在前，低位在後」的順序組合成32位的值。然後再將這個32位的值轉化為float類型的數據即可。

四、jlibmodbus高位和低位

在Modbus協議中，數據沒有位元組序的概念，需要自己按照規定的順序轉化。在對Modbus協議進行數據交換時，需要注意高位和低位的順序。因為jlibmodbus默認採用Big-endian大端模式（高位在前，低位在後），所以在讀取和寫入數據的時候需要自己進行位元組序的轉換。下面是相關代碼示例：

//讀寫16位寄存器
void write_register(modbus_t *ctx, int addr, uint16_t value) {
    value = (value << 8) | (value >> 8); //轉化為大端序
    modbus_write_register(ctx, addr, value);
}

//讀寫32位寄存器
void write_registers(modbus_t *ctx, int addr, float value) {
    uint16_t a[2];
    uint8_t b[4];
    *((float *)b) = value;
    a[0] = (b[0] << 8) | b[1];
    a[1] = (b[2] << 8) | b[3];
    modbus_write_registers(ctx, addr, 2, a);
}

//讀寫64位寄存器
void write_long_registers(modbus_t *ctx, int addr, double value) {
    uint16_t a[4];
    uint8_t b[8];
    *((double *)b) = value;
    a[0] = (b[0] << 8) | b[1];
    a[1] = (b[2] << 8) | b[3];
    a[2] = (b[4] << 8) | b[5];
    a[3] = (b[6] << 8) | b[7];
    modbus_write_registers(ctx, addr, 4, a);
}

以上代碼演示了jlibmodbus在讀寫16位、32位和64位寄存器時需要進行位元組序轉換的操作。在寫入操作時，需要將不同位元組位置的值合成為一個連續的位元組流發送到Modbus設備中。而在讀取操作時，需要先讀取連續的位元組流，然後將其按照設定的位寬進行切割。因為不同的設備有不同的位元組序，因此在使用jlibmodbus時需要特別注意位元組序的問題。

五、jlibmodbus 讀取負值

在讀取Modbus寄存器時，有時候會遇到負值的情況。jlibmodbus提供了相關的函數，用以實現對負值寄存器的讀取。下面是相關代碼示例：

int ret = modbus_read_input_registers(ctx, addr, num, dest);
if (ret < 0) {
    //出現異常
} else {
    for (int i = 0; i < num; i++) {
        uint16_t value = dest[i];
        if (value > 0x7fff) {  //判斷是否為負值
            value = -(value ^ 0xffff) - 1; //負值轉換
        }
        //對value進行處理
    }
}

以上代碼演示了jlibmodbus對負值寄存器的具體實現方式。首先讀取到的16位寄存器值被存入到dest數組中。然後對於每一個讀取到的值，需要判斷是否為負值，並進行特殊的處理方式。如果是負值，就需要將其轉化為正值，再乘以-1，最終得到正確的負數結果。這樣，用戶就可以在使用jlibmodbus進行讀取操作時，正確地獲取到負值寄存器中的數據了。

六、jlibmodbus和modbus4j對比

jlibmodbus是一個流行的Modbus通信庫，但是在Modbus開發中，還有一個同樣流行的通信庫叫做Modbus4J。下面我們來對比一下這兩個庫，在不同方面的異同點。下面是具體分析：

1、項目支持：jlibmodbus支持多個平台，包括Windows，Linux和Android，而modbus4j只支持JVM平台。

2、易用性：jlibmodbus的API介面簡單易懂，很容易上手，並且提供了多種異常處理函數，便於用戶進行錯誤處理。而modbus4j的API介面看起來更為複雜，需要一定的學習成本。

3、性能：jlibmodbus在性能方面的表現比modbus4j更為出色。jlibmodbus針對特定平台進行了優化，能夠實現較快的數據讀寫操作。

4、功能：jlibmodbus提供了較為全面的功能，包括讀取寄存器和寫入寄存器等基礎操作，並提供了多種異常處理方式。而modbus4j在功能方面相對較少，只提供了一些基本的讀寫操作。

5、擴展性：jlibmodbus使用C++語言編寫，因此具備較好的擴展性。而modbus4j使用Java語言編寫，擴展性較弱。

總而言之，jlibmodbus在多個方面都表現得更為出色，適合於開發人員進行Modbus通信的開發。而modbus4j在一定場景下也具備一定優勢，用戶可以根據自己的實際需求進行選擇。

七、jlibmodbus重新編譯解決讀取超時

jlibmodbus在使用過程中，有時候會遇到讀取超時的情況。這個問題並不是程序的bug，而是需要進行相關的配置才能解決。下面是具體的解決方案：

1、在編譯時加入一些特殊的編譯選項，例如：-D_WIN32 -D_WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS 等。這些選項能夠加快程序運行速度，並解決讀取超

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