Описание протокола "Умный дом"

[zuriuslev]

В качестве сервера работал роутер TP-Link TL-MR3220 v1, на котором установлен OpenWrt Attitude Adjustment 12.09-rc1.
libmodbus для роутера можно установить стандартными средствами (opkg install libmodbus)
Тестовая программа (unit-test-client) собиралась стандартными средствами OpenWrt на Ubuntu.

В качестве клиента работал LaunchPad MSP430 ( IDE energia-0101E0009 ),
здесь работал немного модифицированный скетч из четвёрторо поста.
Дело в том, что у LaunchPad есть два встроенных светодиода и датчик температуры.
Вот их-то и задейсвовал.

Slave ID = 1
Декларировано 10 регистров.
Первый (0) и второй (1) регистр управляет включением-выключением светодиодов.
Последний регистр (9) читает температуру процессора с встроенного термодатчика.
В остальные регисры пишутся случайные числа.

Исходник программы на C -

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <modbus.h>
#include "unit-test.h"

#define SL_ID 1

int main(int argc, char *argv[])
{
    uint16_t tab_reg[64];
    modbus_t *ctx;
    int i, n , rc;

    ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttyACM0", 9600, 'N', 8, 1);
    if (ctx == NULL) {
        fprintf(stderr, "Unable to allocate libmodbus context\n");
        return -1;
    }
    modbus_set_debug(ctx, TRUE);
    modbus_set_error_recovery(ctx,
                              MODBUS_ERROR_RECOVERY_LINK |
                              MODBUS_ERROR_RECOVERY_PROTOCOL);

    modbus_set_slave(ctx, SL_ID);

    if (modbus_connect(ctx) == -1) {
        fprintf(stderr, "Connection failed: %s\n",
                modbus_strerror(errno));
        modbus_free(ctx);
        return -1;
    }

    printf("** UNIT TESTING **\n");
    printf("\nTEST WRITE/READ:\n");


    tab_reg[0] = 0;
    tab_reg[1] = 1;

    for ( n=0 ; n<100 ; n++ ) {
        rc = modbus_read_registers(ctx, 0, 10, tab_reg);
	if (rc == -1) {
	    fprintf(stderr, "%s\n", modbus_strerror(errno));
	    return -1;
	}

	for (i=0; i < rc; i++) {
	    printf("reg[%d]=%d (0x%X)\n", i, tab_reg[i], tab_reg[i]);
	}

	if (tab_reg[0] == 1) tab_reg[0]=0; else tab_reg[0]=1;
	if (tab_reg[1] == 1) tab_reg[1]=0; else tab_reg[1]=1;
	tab_reg[2] = rand();
	tab_reg[3] = rand();
	tab_reg[4] = rand();
	tab_reg[5] = rand();
	tab_reg[6] = rand();
	tab_reg[7] = rand();
	tab_reg[8] = rand();

        rc = modbus_write_registers(ctx, 0, 10, tab_reg);
	if (rc == -1) {
	    fprintf(stderr, "%s\n", modbus_strerror(errno));
	    return -1;

	}
        for (i=0; i < rc; i++) {
		printf("reg[%d]=%d (0x%X)\n", i, tab_reg[i], tab_reg[i]);
	}

	sleep(1);
	
    }

    /* Close the connection */
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);

    return 0;
}

Скетч -

#include <Modbusino.h>

const int ledPin_g =  GREEN_LED;
const int ledPin_r =  RED_LED;
const int RL0 = GREEN_LED;
const int RL1 = RED_LED;
const int RL2 = 12;
const int RL3 = 13;
const int rl_arr[] = { RL0,RL1,RL2,RL3 };
const int regs = 10; // количество регистров
const int ID_slave = 1;

uint16_t tab_reg[regs]; //задаем массив регистров

// Инициализация SLAVE, идентификатор (адрес) в сети ID = 1
ModbusinoSlave modbusino_slave(ID_slave);

// на цифр. выходы сразу записываем значение регистров
// любое значение > 0 это HIGH, 0 - LOW   

void SetRelay() {
  int i;
  for (i = 0; i < 4; i++) {
    digitalWrite(rl_arr[i], tab_reg[i]); 
  }
}

void setup() {
  modbusino_slave.setup(9600);
// установка цифровых вх/вых в режим выхода  
  pinMode(RL0, OUTPUT);
  pinMode(RL1, OUTPUT);
  pinMode(RL2, OUTPUT);
  pinMode(RL3, OUTPUT);
}

void loop() {
  modbusino_slave.loop(tab_reg, regs);
  SetRelay();
  tab_reg[9] = analogRead(TEMPSENSOR); //запись аналогового значения в 9-ый регистр

}

Вывод тестовой программы -

root@zuriuslev:~# /home/ServoManager/ACM0/unit-test-client
Opening /dev/ttyACM0 at 9600 bauds (N, 8, 1)
** UNIT TESTING **

TEST WRITE/READ:
[01][03][00][00][00][0A][C5][CD]
Waiting for a confirmation...
<01><03><14><00><00><00><01><99><38><E8><E0><CA><79><5C><4D><EA><3D><1A><34><5D><BC><01><3E><40><7D>
reg[0]=0 (0x0)
reg[1]=1 (0x1)
reg[2]=39224 (0x9938)
reg[3]=59616 (0xE8E0)
reg[4]=51833 (0xCA79)
reg[5]=23629 (0x5C4D)
reg[6]=59965 (0xEA3D)
reg[7]=6708 (0x1A34)
reg[8]=23996 (0x5DBC)
reg[9]=318 (0x13E)
[01][10][00][00][00][0A][14][00][01][00][00][45][67][23][C6][98][69][48][73][DC][51][5C][FF][94][4A][01][3E][6A][82]
Waiting for a confirmation...
<01><10><00><00><00><0A><40><0E>
reg[0]=1 (0x1)
reg[1]=0 (0x0)
reg[2]=17767 (0x4567)
reg[3]=9158 (0x23C6)
reg[4]=39017 (0x9869)
reg[5]=18547 (0x4873)
reg[6]=56401 (0xDC51)
reg[7]=23807 (0x5CFF)
reg[8]=37962 (0x944A)
reg[9]=318 (0x13E)
[01][03][00][00][00][0A][C5][CD]

Я ОООчень доволен
Метод отлично работает ! LaunchPad MSP430 весело моргает светодиодами и показывает изменения температуры

Програмка для роутера в аттачменте

[Admin]

Программу для роутера не совсем понял как запускать?

[zuriuslev]

Хочу управлять шиной при помощи PHP.
НО ! для PHP, нашел вразумительные классы только для ModBus TCP,
для ModBus RTU, ничего нет.

Начал рыться и наткнулся на замечательную программу -
Free MODBUS/TCP to MODBUS/RTU gateway

Действительно !
скомпилировал, запустил на роутере
(mbusd -d -v9 -L- -p/dev/ttyACM0 -s9600 -P502)
и подключился уже с виндозы, через ModbusPoll.
Всё работает !

Даже собрал .ipk для OpenWrt.

Завтра продолжу уже из PHP.

[zuriuslev]

Сообщение от Admin

Программу для роутера не совсем понял как запускать?

Скопировать на роутер. (Например в /usr/bin)
Сделать "chmod 755 /usr/bin/unit-test-client"
и запустить unit-test-client


Немножко доработал прогу, новое название mbtest
Usage: mbtest [-p name] [-s value] [-e value]
-p<name> set serial port device name (default /dev/ttyACM0)
-s<value> set serial port speed (default 9600)
-e<value> set slave id (default 1)

Т.Е можно изменять порт, скорость и номер слейв устройства,
запуск без параметров эквивалентен комманде - mbtest -p ttyACM0 -s 9600 -e 1
список параметров - mbtest -h
комплект прилагается.

[andr128]

Отлично наш человек!
PHP хорошо работает через сокеты.
Вот пример клиента:

PHP код:

<?php
  header('Content-Type: text/plain; charset=utf-8 '); //Мы будем выводить простой текст
  set_time_limit(0); //Скрипт должен работать постоянно
  ob_implicit_flush(); //Все echo должны сразу же выводиться

  $address = 'localhost';
  $port = 3425;

  $socket = socket_create(AF_INET, SOCK_STREAM, SOL_TCP);
  $result = socket_connect($socket, $address, $port);

  $msg = "hello server!";

  socket_write($socket, $msg, strlen($msg)); //Сообщение серверу
  
  $out = socket_read($socket, 1024, PHP_BINARY_READ);   //Читаем сообщение от сервера

// echo "Сообщение от сервера: $out\n"; //Выводим сообщение от сервера

//здесь можно задать массив с данными, получив их с сервера.
    $n = array("id" => 56, 
           "val1" => "off",
           "val2" => "on",
           "val3" => 129,
           "val4" => "0",
           "server" => $out,
           "time" => date("H:i:s"));
    echo json_encode($n);


  //Останавливаем работу с сокетом
  if (isset($socket)) {
    socket_close($socket);
  }
?>

Пример сервера для работы с сокетами:

PHP код:

//gcc serv_select.c -o serv_select 


#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>

#include <unistd.h>    /* UNIX standard function definitions */
#include <fcntl.h>     /* File control definitions */
#include <errno.h>     /* Error number definitions */
#include <termios.h>   /* POSIX terminal control definitions */


int PORT_SERV = 3425;
char sendstr[] = "I'm Server port 3425";

char str[10];

int count = 0;

int main() {

    int sock_fd;
    int list_fd;

    int selvar;
    struct sockaddr_in addr;
    char buf[1024];
    int bytes_read;

    list_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); //создание сокета
    if (list_fd < 0) { perror("socket"); exit(1); }
    
//    fcntl(list_fd, F_SETFL, O_NONBLOCK); //не блокируемый сокет
    
    addr.sin_family = AF_INET;        //тип соединения
    addr.sin_port = htons(PORT_SERV);    //порт
    addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;    //принимать соед. с любого адреса 

    //связывание сокета с адресом, портом ..
    if ( bind(list_fd, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0) { perror("bind"); exit(2); }

    listen(list_fd, 1); //слушать соединения на сокете, 1 - возможн. кол-во соединений


// главный цикл    
while(1)
{
        sock_fd = accept(list_fd, NULL, NULL); //
        if (sock_fd < 0) { perror("accept"); close(sock_fd); return -1; }

  while(1) {
        // Заполняем множества дискрипторов
        fd_set readset;            // type
        FD_ZERO(&readset);        // очистить набор всех дискрипторов
        FD_SET(sock_fd, &readset);    // включить в набор файловый дискриптор сокета

        // Задаём таймаут
        struct timeval timeout;
        timeout.tv_sec =  1;
        timeout.tv_usec = 0;

        // Ждём события в одном из сокетов
        selvar= select (sock_fd+1, &readset, NULL, NULL, &timeout);
    if (selvar <= 0) { perror("select"); exit(3); } 
    else {
        if ( FD_ISSET(sock_fd, &readset) )
        {
        bytes_read = recv(sock_fd, buf, 1024, 0); // получаем данные из сокета sizeof(buf)
        if (bytes_read <= 0) {printf("Bytes: %d\n", bytes_read); close(sock_fd); break; } // Соединение разорвано или ошибка

        buf[bytes_read]=0; //добавить в конец 0
        printf(" bytes: %d read str: %s\n", bytes_read, buf);


        count++; if (count > 0xFFFE) count=0; // просто счетчик
        //itoa(count, str, 10);
        sprintf(str, "%6u", count); //преобразовать число в строку

//        send(sock_fd, sendstr, strlen(sendstr), 0);
        send(sock_fd, str, strlen(str), 0); //в ответ будем посылать счетчик
        }
        }
   printf(" Cycle osn\n");
  } //осн. цикл

printf(" Cycle MAIN\n");
} //гл. цикл

    
return 0;
} 


Добавьте в этот код работу с модбас и будет у вас свой шлюз.

Arduino (slave) <---> Modbus RTU (Master) - Sokcet TCP(Server) <---> PHP Socket TCP (Client) -- Web страница

По поводу компиляции под роутер. Мы тут все подсажены на версию trunk r33482. Поэтому скомпилированные вами программы могут не запускаться.
Хотя если использовать библиотеки от нашей версии то...

[andr128]

Для тех кто хочет поуправлять ардуиной с Web сервера (без модбас) можно использовать шлюз server serial-tcp: ser2net (есть в репозитории) или suart.

Стучаться к нему соответственно через сокет (пример на PHP выше) указав порт TCP.

Пример html страницы. (Используется JQuery, JSON, AJAX - фоновое обновление параметров):

<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; Charset=UTF-8">  
    <script type="text/javascript" src="jquery.js"></script>
</head>
<body>
<div id="info">Загрузка...</div>

	<script>
		function json_example()
		{
			$.getJSON('client_socket.php', function(data) {
				s = "";
				$.each(data, function(key, val) {
					s= s + key+' = ' + val + '<br/>'
				});
				$("#out").html(s)
			});
		}

		setInterval(json_example, 1000); //вызывать скрипт через 1 с
//		json_example(); //вызвать 1 раз
	</script>

<div id="out"></div>

</body>
</html>

Пример вывода отдельных элементов массива текстовой структуры JSON

<html>
<head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; Charset=UTF-8">  
    <script type="text/javascript" src="jquery.js"></script>
</head>
<body>

<div id="info"> Данные с сервера php </div>

<script>
	function json_example()
	{
	$.getJSON('client_socket.php', function(data) 
				{
	 			$("#out").html(" ID     : " +data.id+"<br>"+
                       			       " Server : " +data.server+"<br>"+
                       			       " Time   : " +data.time);
				} 
	);
	}

	setInterval(json_example, 1000); //вызывать скрипт через 1000 мс

</script>

<div id="out"></div> <!-- сюда будет выводится страница -->

</body>
</html>

[andr128]

PHP код:

//gcc mbmaster.c -o mbmaster `pkg-config --libs --cflags libmodbus`

//==========================
//   Modbus RTU Master
//==========================

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <modbus.h>


#define INT_REGS 10 //10 регистров

//============================
int main(int argc, char *argv[])
{

uint16_t tab_reg[INT_REGS];
modbus_t *ctx;
modbus_mapping_t *mb_mapping;
int rc;
int i;
char c;

    ctx = modbus_new_rtu("/dev/ttyUSB0", 9600, 'N', 8, 1);
    if (ctx == NULL) { fprintf(stderr, "Unable to create the modbus context\n"); return -1; }

    modbus_set_slave(ctx, 1); //id=1

    if (modbus_connect(ctx) == -1) { 
    fprintf(stderr, "Connection failed: %s\n", modbus_strerror(errno));
    modbus_free(ctx);
        return -1;
    }

//основной цикл
for(;;) {
    rc = modbus_read_registers(ctx, 0, INT_REGS, tab_reg);
    if (rc == -1) { 
    fprintf(stderr, "Read - %s\n", modbus_strerror(errno));
    //return -1;
    }

    if (rc != -1) { 
    for (i=0; i < rc; i++) { printf("reg[%d]=%d (0x%X)\n", i, tab_reg[i], tab_reg[i]); }
    }

    scanf ("%c",&c);
    if (c =='a') tab_reg[0] = 1; // посылаем ардуине команды с клавиатуры
    if (c =='s') tab_reg[0] = 0; 
    if (c =='z') tab_reg[1] = 11; 
    if (c =='q') break; 

    rc = modbus_write_registers(ctx, 0, 1, tab_reg);
    if (rc == -1) { fprintf(stderr, "Write - %s\n", modbus_strerror(errno)); }

    

} //for cycle

printf("Quit mbmaster: %s\n", modbus_strerror(errno));
modbus_close(ctx);
modbus_free(ctx);


return 0;
} 


[Andreyweb]

ANDR128 Пример сервера для работы с сокетами:

Скрипт написан на PHP--???

[andr128]

Сообщение от Andreyweb

ANDR128 Пример сервера для работы с сокетами:

Скрипт написан на PHP--???

А сами то не видите по содержимому, что на C. Просто обернут в php тэг для подсветки кода т.к. нет другого тэга для подсветки кода на Си.

Пример клиента написан на PHP.

Для более полного понимания нарисовал картинку

[zuriuslev]

Сообщение от Andreyweb

ANDR128 Пример сервера для работы с сокетами:

Скрипт написан на PHP--???

Нет на C
Там даже в начале написано как компилировать ...
//gcc serv_select.c -o serv_select