Перейти к основному содержимому

modbus_slave - эмулятор Modbus RTU устройств

Утилита modbus_slave эмулирует до 30 независимых Modbus RTU slave-устройств на одном последовательном порту. Для мастера (ПЛК, SCADA) всё выглядит так, как будто на шине RS-485 подключены реальные приборы.

Для чего это нужно​

  • Проверить мастер-опросник, когда физических датчиков нет под рукой
  • Показать демо заказчику без реального оборудования
  • Нагрузочное тестирование шины - запустить 30 устройств одной командой
  • Подать в мастер реальные данные (температура CPU, время, показания I2C/1-Wire) через файлы

Быстрый старт​

Скачайте готовый бинарь из репозитория для своей платформы:

ФайлПлатформа
bin/modbus_slaveLinux x86_64
bin/modbus_slave_aarch64Linux aarch64 (NAPI, Сборщики)
bin/modbus_slave.exeWindows x64

Запуск одного устройства с рандомными регистрами:

./modbus_slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200

Теперь по адресу 1 на порту /dev/ttyUSB0 отвечает виртуальный Modbus-slave с 20 регистрами (FC03). Значения случайные, обновляются при каждом запросе.

Проверка с помощью mbpoll:

mbpoll -a 1 -b 115200 -r 1 -c 10 /dev/ttyUSB0

Несколько устройств​

Запуск 5 устройств на одном порту (slave ID 1..5):

./modbus_slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -a 5

Максимум -- 30 устройств. Каждое отвечает на FC03 (Read Holding Registers), 20 регистров по адресам 0..19.

Реальные данные из файлов​

По умолчанию регистры заполняются случайными числами. Но можно привязать к устройству текстовый файл - одно число на строку, до 20 строк:

./modbus_slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -a 3 \
  -f 1:/tmp/cpu.dat \
  -f 2:/tmp/time.dat

Здесь slave 1 читает регистры из /tmp/cpu.dat, slave 2 - из /tmp/time.dat, а slave 3 отдаёт случайные значения.

Формат файла - просто числа, по одному на строку:

42
1024
65535
0

Скрипты-источники​

В каталоге scripts/ лежат примеры скриптов, которые пишут данные в файлы:

cpu_temp_to_modbus.sh - температура процессора:

#!/bin/bash
while true; do
  temp=$(cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp)
  echo $((temp / 1000)) > /tmp/cpu.dat
  sleep 1
done

time_to_modbus.sh - текущее время (часы, минуты, секунды в отдельных регистрах):

#!/bin/bash
while true; do
  echo $(date +%H) > /tmp/time.dat
  echo $(date +%M) >> /tmp/time.dat
  echo $(date +%S) >> /tmp/time.dat
  sleep 1
done

Можно написать свой скрипт, который читает данные с любого источника (I2C, 1-Wire, sysfs, MQTT, HTTP API) и пишет числа в файл. Файлы рекомендуется размещать в /tmp -- это tmpfs (RAM-диск), SD-карта не изнашивается.

Защита от устаревших данных​

Если скрипт-источник упал, файл регистров перестаёт обновляться. Без защиты мастер будет бесконечно читать устаревшие значения и не заметит проблему.

Параметр -t задаёт порог устаревания в секундах (по умолчанию 10):

./modbus_slave -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 2 -f 1:/tmp/cpu.dat -t 10

Если файл не обновлялся дольше 10 секунд, все его регистры возвращают ноль. Мастер сразу видит, что данные невалидны.

Отключить проверку: -t 0.

Настройка порта​

Параметр -o задаёт формат кадра (по умолчанию 8N1):

./modbus_slave -p /dev/ttyUSB0 -b 9600 -o 8E1

Поддерживаемые форматы: 8N1, 8E1, 8O1, 7E1, 8N2.

Работа в фоне (демон)​

На Linux утилита умеет уходить в фон:

./modbus_slave -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 5 -f 1:/tmp/cpu.dat -d

В режиме демона логи пишутся в syslog, PID сохраняется в /var/run/modbus_slave.pid (или /tmp/modbus_slave.pid если нет прав на /var/run).

Остановить демон:

./modbus_slave -k

Посмотреть статус:

./modbus_slave -s

Автозапуск через systemd​

В каталоге service/ лежит готовый unit-файл. Установка:

sudo cp modbus_slave /usr/local/bin/
sudo cp service/modbus_slave.service /etc/systemd/system/

Отредактируйте параметры запуска в modbus_slave.service (порт, скорость, количество устройств, файлы), затем:

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl enable modbus_slave
sudo systemctl start modbus_slave

Логи:

journalctl -u modbus_slave -f

Статистика​

Утилита периодически выводит статистику запросов -- общее количество, количество по каждому slave ID, ошибки CRC. В режиме демона статистика идёт в syslog. Это удобнее, чем лог каждого запроса -- не засоряет вывод при интенсивном опросе.

Windows​

На Windows всё работает аналогично, кроме демонизации -- вместо -d используется -bg:

modbus_slave.exe -p COM3 -b 115200 -a 5 -f 1:C:\tmp\cpu.dat -bg

Для портов с номером 10 и выше используйте формат \\.\COM10.

Остановить:

modbus_slave.exe -k

Детали протокола​

ПараметрЗначение
ПротоколModbus RTU
ФункцияFC03 (Read Holding Registers)
Регистров на устройство20 (адреса 0..19)
Максимум устройств30 (ID 1..30)
CRCCRC16 (полином 0xA001)
Разделитель кадров10 мс тишины

Вывод команды mosbus-slave с подсказкой и примерами​


root@napic:~/napi-scripts/sensors/py# modbus-slave
modbus_slave — Modbus RTU Slave Emulator
Simulates up to 30 independent slave devices on one serial port.
Each slave responds to FC03 with 20 holding registers.

Usage:
  modbus-slave -p <port> -b <baud> [options]
  modbus-slave -k
  modbus-slave -s

Required:
  -p <port>       serial port (Linux: /dev/ttyUSB0, /dev/ttyS7)
  -b <baud>       baud rate: 1200 2400 4800 9600 19200 38400
                             57600 115200 230400 460800 921600

Optional:
  -a <n>          number of slave devices: 1..30 (default: 1)
                  slave IDs are assigned 1..n
  -o <mode>       port framing (default: 8N1)
                  databits : 7 or 8
                  parity   : N=none  E=even  O=odd
                  stopbits : 1 or 2
                  examples : 8N1  8E1  8O1  7E1  8N2
  -f <id>:<file>  bind register file to slave <id>
                  can be specified multiple times
                  file format: one integer (0..65535) per line
                  missing lines -> 0, file absent -> all zeros
                  slave without -f uses random values
                  recommended path: /tmp/s1.dat (tmpfs, no SD writes)
                  atomic update: write to .tmp then mv
  -t <sec>        max file age in seconds (default: 10)
                  if file not updated within <sec>s -> return zeros
                  use -t 0 to disable
  -d              run as daemon (logs -> syslog / journalctl)

Control:
  -k              stop running daemon
  -s              show daemon status

------------------------------------------------------------
Quick start examples:

  # 1. Simplest: one slave (ID=1), random registers
  #    server: modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200
  #    client: mbpoll -m rtu -b 115200 -P none -a 1 -r 1 -c 20 /dev/ttyUSB0
  modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200

  # 2. Five slaves, all random (IDs 1..5)
  #    server: modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -a 5
  #    client: mbpoll -m rtu -b 115200 -P none -a 3 -r 1 -c 20 /dev/ttyUSB0
  modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -a 5

  # 3. Two slaves with real data (IDs 1,2), rest random (IDs 3..5)
  #    server: modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -a 5 -f 1:/tmp/cpu.dat -f 2:/tmp/time.dat
  #    client: mbpoll -m rtu -b 115200 -P none -a 1 -r 1 -c 20 /dev/ttyUSB0
  modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 -a 5 \
      -f 1:/tmp/cpu.dat \
      -f 2:/tmp/time.dat

  # 4. RS-485 port, 10 slaves (IDs 1..10), daemon mode
  #    server: modbus-slave -d -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 10 -f 1:/tmp/cpu.dat -t 15
  #    client: mbpoll -m rtu -b 115200 -P none -a 1 -r 1 -c 20 /dev/ttyUSB0
  modbus-slave -d -p /dev/ttyS7 -b 115200 -a 10 \
      -f 1:/tmp/cpu.dat -t 15

  # 5. Different port framing
  modbus-slave -p /dev/ttyUSB0 -b 9600 -o 8E1 -a 3

  # 6. Stop / status
  modbus-slave -k
  modbus-slave -s
------------------------------------------------------------
Register file format example (/tmp/cpu.dat):
  4523    <- reg 0: temperature * 100 = 45.23 C
  1013    <- reg 1: pressure hPa
  0       <- reg 2: reserved
  ...     <- up to 20 lines; missing lines -> 0

Helper scripts (write files from real sensors):
  cpu_temp_to_modbus.sh  — CPU temperature from sysfs
  time_to_modbus.sh      — current time (HH MM SS DD MM YYYY)

root@napic:~/napi-scripts/sensors/py#

Ссылки​