Утилита modbus-slave. Эмулятор Modbus RTU датчиков
Когда разрабатываешь систему мониторинга или SCADA, часто нужно протестировать опрос датчиков — но реального оборудования под рукой нет. Или нужно показать демо заказчику без физических устройств. Или хочется отладить логику мастера не выезжая на объект.
Именно для этого мы написали modbus_slave — эмулятор Modbus RTU slave устройств на C, который работает на Linux и Windows, не требует зависимостей и умеет отдавать реальные данные из файлов.
Что умеет
- Эмулирует до 30 независимых Modbus RTU устройств на одном последовательном порту
- Каждое устройство отвечает на FC03 (Read Holding Registers), 20 регистров
- Значения регистров — случайные (для тестирования) или из файла (реальные данные)
- Работает на Linux x86_64, aarch64 (NAPI2, RK3568, Raspberry Pi) и Windows x64
- Поддерживает RS-485 — RTS direction control через DTS/GPIO
- Режим демона с логами в syslog и systemd service для автозапуска
- Защита от устаревших данных — если скрипт-источник упал, регистры возвращают нули
- Один статический бинарь без зависимостей — скопировал и запустил
Архитектура
Идея простая: один процесс слушает RS-485 шину и отвечает на запросы от любого из 30 адресов. Для мастера это выглядит как несколько физических устройств на линии — он не видит разницы.
Мастер (PC/ПЛК) RS-485 шина modbus_slave (NAPI2)
mbpoll -a 1 ──────────────────────────► slave ID 1 → /tmp/cpu.dat
mbpoll -a 2 ──────────────────────────► slave ID 2 → /tmp/time.dat
mbpoll -a 3 ──────────────────────────► slave ID 3 → random
Регистры читаются из обычных текстовых файлов — одно число на строку.
Файлы живут в /tmp (tmpfs — RAM диск), SD карта не изнашивается.
Быстрый старт
Установка на NAPI2 / aarch64
# Скачать статический бинарь
wget https://github.com/lab240/modpoll-slave/raw/main/bin/modbus_slave_aarch64
chmod +x modbus_slave_aarch64
# Запустить — 3 датчика, порт ttyS7
./modbus_slave_aarch64 -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 3
Запуск на Windows
modbus_slave.exe -p COM4 -b 115200 -a 3
Проверка с mbpoll
mbpoll -m rtu -b 115200 -P none -a 1 -r 1 -c 20 /dev/ttyUSB0
Реальные данные из файлов
Самое интересное — каждому slave можно привязать файл с реальными значениями. Формат простой: одно целое число на строку.
# Запуск: slave 1 читает данные CPU, slave 2 — время, slave 3 — рандом
./modbus_slave -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 3 \
-f 1:/tmp/cpu.dat \
-f 2:/tmp/time.dat
Файл обновляется внешним скриптом атомарно через mv — никакой гонки данных:
# Температура ядер CPU (°C × 100)
while true; do
for zone in /sys/class/thermal/thermal_zone*/temp; do
val=$(( $(cat $zone) / 10 ))
echo $val
done > /tmp/cpu.tmp
mv /tmp/cpu.tmp /tmp/cpu.dat
sleep 5
done
Значение 4523 в регистре означает 45.23 °C — стандартное соглашение
для передачи дробных чисел в Modbus.
Защита от падения скриптов
Если скрипт обновления данных упал — файл перестаёт обновляться, но данные в нём остаются старые. Мастер продолжал бы читать устаревшие значения.
Параметр -t задаёт максимальный возраст файла:
./modbus_slave -p /dev/ttyS7 -b 115200 -f 1:/tmp/cpu.dat -t 10
Если файл не обновлялся более 10 секунд — все регистры возвращают 0. Это сразу видно мастеру и SCADA системе. В лог пишется предупреждение (не чаще раза в минуту чтобы не спамить):
file /tmp/cpu.dat is stale (45s > 10s), returning zeros
По умолчанию t=10. Отключить: -t 0.
Режим демона и systemd
# Запуск как демон
./modbus_slave -d -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 3 -f 1:/tmp/cpu.dat
# Статус
./modbus_slave -s
# Остановка
./modbus_slave -k
# Логи
journalctl -t modbus_slave -f
Для автозапуска при загрузке — systemd service:
sudo cp modbus_slave /usr/local/bin/
sudo cp service/modbus_slave.service /etc/systemd/system/
sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable --now modbus_slave
Статистика запросов пишется в лог каждые 60 секунд:
stats: slaves=3 total_ok=12480 total_err=0
Windows
На Windows всё то же самое, только порт называется COM4 вместо /dev/ttyS7,
файлы в C:\temp\ вместо /tmp/, и -bg вместо -d:
modbus_slave.exe -bg -p COM4 -b 115200 -a 3 ^
-f 1:C:\temp\cpu.dat ^
-f 2:C:\temp\time.dat
Логи пишутся в C:\temp\modbus_slave.log.
Сборка из исходников
Код разделён на три файла:
| Файл | Содержимое |
|---|---|
modbus_core.h | Вся логика Modbus: CRC16, FC03, файлы, статистика |
modbus_slave.c | Linux: termios, fork, syslog, /proc |
modbus_slave_win.c | Windows: Win32 API, CreateFile, DCB |
# Linux x86_64
gcc -O2 -Wall -o modbus_slave src/modbus_slave.c
# Linux aarch64 статический
aarch64-linux-gnu-gcc -O2 -Wall -static -o modbus_slave_aarch64 src/modbus_slave.c
# Windows .exe с Linux
x86_64-w64-mingw32-gcc -O2 -Wall -o modbus_slave.exe src/modbus_slave_win.c
Итог
modbus_slave решает конкретную зад ачу — дать возможность разрабатывать
и тестировать Modbus мастер без реального железа, или превратить одноплатный
компьютер в многоканальный шлюз данных в Modbus.
Код открытый, собирается одной командой, работает на том же NAPI2 где и всё остальное.
Репозиторий: github.com/lab240/modpoll-slave
