基于Qt开发的Modbus主站软件
目录
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- 一、开发成果展示
- 二、环境搭建与依赖配置
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- 1.安装 Qt Serial Bus 模块
- 2.硬件准备
- 三、Modbus RTU 主站软件界面设计
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- 1.界面设计
- 四、Modbus RTU 主站（客户端）开发
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- 1. 初始化连接
- 2. 数据读写操作
- 五、扩展功能
- 六、完整代码示例
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- 1.mainwindow.h
- 2.mainwindow.cpp
- 3.main.cpp
- 七、结语
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Modbus作为工业领域广泛应用的通信协议，其主站（Master）开发需满足实时性、稳定性与跨平台兼容性。Qt凭借其跨平台特性和丰富的通信模块（如QtSerialPort、QtSerialBus），成为开发Modbus主站软件的理想选择。本文主要讲解使用Qt开发ModbusRtu主站软件。
一、开发成果展示
二、环境搭建与依赖配置
1.安装 Qt Serial Bus 模块
Qt 通过 Qt Serial Bus 模块提供 Modbus RTU 支持，需在 Qt 安装时勾选该模块。在项目配置文件（.pro）中添加依赖：
QT += core gui serialbus serialport
CONFIG += c++17
2.硬件准备
确保串口设备（如 USB 转 RS485 适配器）已正确连接，并在代码中指定对应端口（如 COM3 或 /dev/ttyUSB0）或者使用Modbus仿真软件进行模拟测试。
三、Modbus RTU 主站软件界面设计
1.界面设计
以上为ModbusRtu主站软件界面设计效果图。
四、Modbus RTU 主站（客户端）开发
1. 初始化连接
m_modbusRtuDevice = new QModbusRtuSerialMaster(this);
connect(m_modbusRtuDevice, &QModbusClient::errorOccurred, [this](QModbusDevice::Error) {
ui->textEdit->append(m_modbusRtuDevice->errorString());
});
connect(m_modbusRtuDevice,&QModbusClient::stateChanged,[this](QModbusDevice::State state){
if(state==QModbusDevice::UnconnectedState){
ui->textEdit->append("connect ModbusTcp Device failed");
}
else if(state==QModbusDevice::ConnectedState){
ui->textEdit->append("connect ModbusTcp Device success!");
}
else if(state==QModbusDevice::ClosingState){
ui->textEdit->append("connect ModbusTcp Device Closing.");
}
});
m_modbusRtuDevice->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialPortNameParameter,
m_comName);
m_modbusRtuDevice->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialParityParameter,
m_parity);
m_modbusRtuDevice->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialBaudRateParameter,
m_baud);
m_modbusRtuDevice->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialDataBitsParameter,
m_dataBits);
m_modbusRtuDevice->setConnectionParameter(QModbusDevice::SerialStopBitsParameter,
m_stopBits);
m_modbusRtuDevice->setTimeout(1000);
m_modbusRtuDevice->setNumberOfRetries(3);
m_modbusRtuDevice->connectDevice();
此代码配置了串口参数并尝试连接设备，需根据硬件实际情况调整波特率、端口号等。
2. 数据读写操作
读取保持寄存器（功能码 0x03）：
QString sendFrame = QString("%1%2%3%4").arg(slaveId,2,16,QLatin1Char('0'))
.arg(fcode,2,16,QLatin1Char('0'))
.arg(startAddress,4,16,QLatin1Char('0'))
.arg(readNum,4,16,QLatin1Char('0'));
QString crc16 = QString("%1").arg(crc16Modbus(QByteArray::fromHex(sendFrame.toUtf8())),4,16,QLatin1Char('0'));
sendFrame = QString("%1%2").arg(sendFrame,crc16);
ui->textEdit->append(QString("发送：%1").arg(QString::fromUtf8(QByteArray::fromHex(sendFrame.toUtf8()).toHex(' ').toUpper())));
QModbusDataUnit read;
switch (fcode) {
case 0x01:
read = QModbusDataUnit(QModbusDataUnit::Coils, startAddress, readNum);//读线圈
break;
case 0x02:
read = QModbusDataUnit(QModbusDataUnit::DiscreteInputs, startAddress, readNum);//读离散量输入
break;
case 0x03:
read = QModbusDataUnit(QModbusDataUnit::HoldingRegisters, startAddress, readNum);//读保持寄存器
break;
case 0x04:
read = QModbusDataUnit(QModbusDataUnit::InputRegisters, startAddress, readNum);//读输入寄存器
break;
default:
ui->textEdit->append("read frame error.");
return;
break;
}
if (auto *reply = m_modbusRtuDevice->sendReadRequest(read, slaveId)) {
if (!reply->isFinished())
connect(reply, &QModbusReply::finished, this, &MainWindow::onReadModbus);
else{
delete reply;
connectModbus();
}
}
else{
ui->textEdit->append("Read error: "+m_modbusRtuDevice->errorString());
connectModbus();
}
写入单个线圈（功能码 0x06）：
if (!m_modbusRtuDevice)
connectModbus();
else if (m_modbusRtuDevice->state() != QModbusDevice::ConnectedState)
connectModbus();
QString sendFrame = QString("%1%2%3").arg(slaveId,2,16,QLatin1Char('0'))
.arg(0x06,2,16,QLatin1Char('0'))
.arg(startAddress,4,16,QLatin1Char('0'));
QModbusDataUnit writeUnit = QModbusDataUnit(QModbusDataUnit::HoldingRegisters,startAddress, values.size());
for(int i=0; i<values.size(); i++){
writeUnit.setValue(i, values.at(i));
sendFrame = QString("%1%2").arg(sendFrame).arg(values.at(i),4,16,QLatin1Char('0'));
}
QString crc16 = QString("%1").arg(crc16Modbus(QByteArray::fromHex(sendFrame.toUtf8())),4,16,QLatin1Char('0'));
sendFrame = QString("%1%2").arg(sendFrame,crc16);
ui->textEdit->append(QString("发送：%1").arg(QString::fromUtf8(QByteArray::fromHex(sendFrame.toUtf8()).toHex(' ').toUpper())));
QModbusReply *reply = m_modbusRtuDevice->sendWriteRequest(writeUnit,slaveId);
if (reply) {
if (!reply->isFinished()) {
connect(reply, &QModbusReply::finished, this, [this, reply]() {
if (reply->error() == QModbusDevice::ProtocolError)
ui->textEdit->append(QString("Write response error: %1 (Mobus exception: 0x%2)")
.arg(reply->errorString()).arg(reply->rawResult().exceptionCode(), -1, 16));
else if (reply->error() != QModbusDevice::NoError)
ui->textEdit->append(QString("Write response error: %1 (code: 0x%2)").arg(reply->errorString()).arg(reply->error(), -1, 16));
else if(reply->error() == QModbusDevice::TimeoutError)
ui->textEdit->append(QString("Write response error: %1 (code: 0x%2)")
.arg(reply->errorString()).arg(reply->error(), -1, 16));
else{
const QModbusDataUnit unit = reply->result();
m_slaverAddr = reply->serverAddress();
QVector<quint16> rValue = unit.values();
int start = unit.startAddress();
int fcode = 0x00;
if(unit.registerType() == QModbusDataUnit::HoldingRegisters)
fcode = 0x06;
else if(unit.registerType() == QModbusDataUnit::Coils)
fcode = 0x05;
QString reciveFrame;
reciveFrame=QString("%1").arg(m_slaverAddr,2,16,QLatin1Char('0'));
reciveFrame=QString("%1%2").arg(reciveFrame).arg(fcode,2,16,QLatin1Char('0'));
reciveFrame=QString("%1%2").arg(reciveFrame).arg(start,4,16,QLatin1Char('0'));
QString msg;
foreach (quint16 value, rValue){
reciveFrame=QString("%1%2").arg(reciveFrame).arg(value,4,16,QLatin1Char('0'));
msg+=QString("地址%1=%2 ").arg(start++).arg(value);
}
QString crc16 = QString("%1").arg(crc16Modbus(QByteArray::fromHex(reciveFrame.toUtf8())),4,16,QLatin1Char('0'));
reciveFrame +=crc16;
ui->textEdit->append(QString("接收：%1").arg(QString::fromUtf8(QByteArray::fromHex(reciveFrame.toUtf8()).toHex(' ').toUpper())));
ui->textEdit->append("写值成功,\n"+msg);
}
reply->deleteLater();
});
}
else
reply->deleteLater();
} else{
ui->textEdit->append(QString("Write error:") + m_modbusRtuDevice->errorString());
}
五、扩展功能
多线程通信：将 Modbus 操作封装到独立线程，避免界面卡顿。
动态数据绑定：通过信号槽机制实现界面控件与 Modbus 数据的实时同步。
协议扩展：支持 Modbus TCP 混合模式（需结合 QModbusTcpClient）。
六、完整代码示例
1.mainwindow.h
#ifndef MAINWINDOW_H
#define MAINWINDOW_H
#include 2.mainwindow.cpp
#include "mainwindow.h"
#include "ui_mainwindow.h"
#include 3.main.cpp
#include "mainwindow.h"
#include 七、结语
使用Qt开发Modbus主站软件，需深入理解协议规范与Qt框架的通信机制。通过合理设计异步处理、数据展示及异常恢复策略，可构建高效稳定的工业级工具。开发者可参考开源项目进一步优化功能，适应多样化场景需求。
更多Qt开发实战持续更新中。