pvbrowser를 이용한 Arduino 통신 예제 (Modbus 모드)

MODBUS 통신

MODBUS 읽기, 쓰기 관련 함수들은 rlModbus 에 정의되어있습니다.
작성하는 mask에서 이 함수들을 사용하기 위해서는 slot 에 주석처리되어 있는 다음 구문의 주석처리를 제거하시기 바랍니다.

//extern rlModbusClient modbus; //Change if applicable

modbus 객체를 만들어 주는 구문입니다.  

읽기 함수

• readShort()
  Word Data 읽기
• readByte()
  Byte Data 읽기
• readBit()
  Bit Data 읽기

먼저, 워드형(Word type) 데이터를 읽는 방법에 대해 알아보죠. readShort()함수는 다음과 같이 정의되어 있습니다.


int rlModbusClient::readShort(int offset, int number )

offset, number 인자를 이용하여 정수형 데이터를 얻고 있습니다. 이 함수의 소스 코드를 확인해 보죠.
{ unsigned char buf[5]; int s; if(number < 0) return -1; if(number > 64) return -1; rlSharedMemory::read(offset+(number*2), buf,2); s = buf[0]*256 + buf[1]; return s; }

 Modbus 데몬을 만들때, 정의한 rlsharedMemory 에서 offset 과 number를 이용하여 데이터를 읽어 들입니다.

rlsharedMemory에서 원하는 데이터를 읽기 위한 함수의 정의입니다.
int rlsharedMemory:read(unsigned long offset, void* buf, int len )

이 함수를 내부를 대강 둘러보면 rlsharedMemory (Modbus 통신데이터 저장 파일)에 있는 데이터를 mutex 방식을 이용하여 데이터를 읽어내는 코드를 포함하고 있습니다.

너무 깊숙이 들어온 것 같은데, 여하튼 rlsharedmemory에서 원하는 데이터를 가지고 오는 군요.


readShort() 함수 인자 중 offset은 베이스 주소 라고 생각해도 무방합니다. 실제 rlSharedMemory에서 읽어 오는 값의 위치는 offset + (number*2) 이며, 이 위치의 값을 정수형으로 읽어들이죠.
rlSharedMemory에 저장되어 있는 내용들은 기본적으로 Byte입니다.


예를 들어 50 번지의 내용을 읽고 싶다면

modbus.readShort(50, 0 );
modbus.readShort(45, 5 );
modbus.readShort(40, 10 );

이런 식으로 표현할 수 있습니다. 전체적으로 동일한 50번째 위치에서(정확하게는 x2) 두개의 byte를 읽어와 정수형 데이터를 반환해 줍니다.

써넣고 보니, 무슨 말을 하려고 하는 건지 잘 모르겠다.



잠깐, modbus 데몬 정의에 대해 알아보죠.

modbus를 정의할 때 cycle 구문을 한개만 사용한다면 별의미가 없지만, 두 개인 경우는 어떤식으로 구성해야 할까요. 또, 워드형만 읽지않고, 코일 형(bit)도 읽어들이고 싶다면.
한번 살펴보죠.

사이클 1개로 워드형 데이터만 읽어들이면 될 경우 아래와 같은 형태로 쓰면 됩니다.
cycle1 slave=10 function=3 start_adr=0 num_register=29

Cycle1, 한개로 Address 0 ~ 28 까지 29개의 데이터를 읽어들이는 구문입니다.
이것을 두개의 Cycle로 읽어 들인다면.

cycle1 slave=10 function=3 start_adr=0 num_register=10 cycle2 slave=10 function=3 start_adr=10 num_register=19

Cycle1에서 0 ~9 까지 10개의데이터를 읽어들이고, cycle2에서 10 ~ 28 까지 19개의 데이터를 읽어들이고 있습니다.
이때 주의할 점은 cycle2의 시작 주소(start_adr)입니다. 이 값을 기준으로 shm파일(rlSharedMemory)의 저장 위치가 결정되는 것 같습니다. 연속으로 저장하기 위해 이 값을 cycle1 기준으로 맞춰주는 것이 중요합니다.

그림 1. Modbus Daemon 동작상태

%컴파일된 modbus daemon 실행파일은 프로젝트 폴더에 만들어지며, 개별 실행하시면 됩니다.

그림 1과 같은 경우가 modbus 데몬이 통신기기와 정상 연결된 상태입니다. 만약 정상 연결이 되지 않았다면 ret 값이 -1 로 나타납니다. 즉 읽어들인 데이터가 없다

그림 1은 stat_adr=0, num_register=1 즉 , 1 word 데이터를 읽어 들이는 경우 입니다. 1 word는 2byte 이므로 ret값에 2가 나타납니다.

그림2. Modbus Daemon 동작상태 (Cycle=1)

그림 2는 stat_ad=0, num_register=29로 설정한 경우 입니다. 29x2=58byte 따라서 ret 값이 58입니다.

그림 3. Modbus Daemon 동작상태(Cycle =2)

그림1, 2는 cycle을 한개만 사용한 경우지만, 그림3은 cycle을 2개 사용한 경우 입니다. ret 값이 58, 40이 반복적으로 계속 나타나는 군요....

자, 그럼 간단한 GUI 화면을 작성하여 Arduino에서 넘어온 데이터를 확인해 보았습니다.

그림 4. pvbrowser 실행 화면

지금까지는 cycle에서 function 3을 이용하여 word 데이터 만 읽어 들였습니다. 이 경우 만약 word 데이터를 이용하여 bit 처리(INPUT/OUTPUT)을 하려고 하면 많이 번거롭죠. 어떻게 해야 할까요. Single Coil 형태로 읽어 들이면 간단히 해결할 수 있습니다.


아두이노에서 32개의 INPUT Coil (32/16 = 2 Word), 32개의 OUTPUT Coil (32/16 = 2 Word)값을 입력받는다고 생각해보죠,
우선, 아두이노 modbus 통신용 데이터를 다음과 같이 정의하였습니다.

uint16_t au16data[29];


아두이노 Modbus 통신 데이터 au16data[0], au16data[1]은 Input Coil, au16data[2], au16data[3]은 Output Coil, 22 개는  측정데이터 혹은 내부 설정데이터, 나머지 3개는 mobus 상태로 구성하겠습니다.

au16data[0]    <--Input coil  (Bit 16)
au16data[1]    <--Input coil  (Bit 16)
au16data[2]    <--Output coil  (Bit 16)
au16data[3]    <--Output coil  (Bit 16)
au16data[4]    <--Data  (Word)
     |
au16data[26]    <--Data  (Word)
au16data[27]    <--Modbus Status  (Word)
au16data[28]    <--Modbus Status  (Word)
au16data[29]    <--Modbus Status  (Word)

이 경우 Cycle은 어떻게 설정해야 할 까요.

cycle1 slave=10 function=1 start_adr=0 num_register=32 cycle2 slave=10 function=1 start_adr=2 num_register=32 cycle3 slave=10 function=3 start_adr=4 num_register=25

저는 이런 식으로 정의했습니다.

그림 5. Modbus daemon 실행 화면

Modbus daemon 작동상태를 확인해 보니 ret 값이 4, 4, 50 반복되고 있습니다. 정확히 동작하는 것 같군요.
자, 그럼 이것을 이용해 다음 GUI를 조금 더 수정해 보았습니다.

QImage 위젯을 이용하여 LED 형태를, 대강 만든 후, 비트 값을 검사하여 1인 경우 파란색, 0인경우 흰색으로 나타나게 해 보았습니다. 잘 작동하는 군요.


GUI 제어용 slot 코드입니다.
static int slotModbusRead(PARAM *p, DATA *d) { int val01, val02; int bitVal[16]; val01 = modbus.readShort(0,4); val02 = modbus.readShort(0,10); pvPrintf(p,obj1,"%d",val01); pvPrintf(p,obj2,"%d",val02); qwtThermoSetValue(p,thermo_01,val01); pvDisplayNum(p,lcdnumber_01,val02); for(int i = 0; i < 16; i++) { bitVal[i] = modbus.readBit(0, i); } pvPrintf(p,lb_01, "val is %d", bitVal[0]); pvPrintf(p,lb_02, "val is %d", bitVal[1]); pvPrintf(p,lb_03, "val is %d", bitVal[2]); if (bitVal[0] == 1) pvSetImage(p,led_00,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_00,"1center3.png"); if (bitVal[1] == 1) pvSetImage(p,led_01,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_01,"1center3.png"); if (bitVal[2] == 1) pvSetImage(p,led_02,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_02,"1center3.png"); if (bitVal[3] == 1) pvSetImage(p,led_03,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_03,"1center3.png"); if (bitVal[4] == 1) pvSetImage(p,led_04,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_04,"1center3.png"); if (bitVal[5] == 1) pvSetImage(p,led_05,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_05,"1center3.png"); if (bitVal[6] == 1) pvSetImage(p,led_06,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_06,"1center3.png"); if (bitVal[7] == 1) pvSetImage(p,led_07,"1center2.png"); else pvSetImage(p,led_07,"1center3.png"); return 0; }


Arduino 소스 코드 입니다.
#include <ModbusRtu.h> #define ModbusSlaveAddress 10 #define MaxSize 29 Modbus slave(ModbusSlaveAddress, 1, 0); int8_t state = 0; unsigned long tempus; uint16_t au16data[MaxSize]; uint16_t tempVal = 0; void setup() { // put your setup code here, to run once: slave.begin(38400); tempus = millis() + 100; } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: state = slave.poll(au16data, MaxSize); if (state > 4) { tempus = millis() + 50; } io_poll(); } void io_poll() { au16data[0] = 147; au16data[1] = 0; au16data[2] = 3; au16data[3] = 0; for(int i = 5; i < (MaxSize-3); i++) { au16data[i] = i * 10; } if (tempVal > 100000) { tempVal = 0; } else { tempVal += 25; } au16data[4] = tempVal; au16data[10] = 10; au16data[26] = slave.getInCnt(); au16data[27] = slave.getOutCnt(); au16data[28] = slave.getErrCnt(); }


추가적인 것은 직접 해보시기 바랍니다.