Серийная проблема на Beaglebone Black с запущенной Linux

Для проекта мы используем Modbus, который работает через интерфейс RS485. Около 95% сообщений корректно отправляются клиентом, после чего сервер корректно отвечает. Однако, примерно раз в несколько сотен сообщений сервер не отвечает, что приводит к тайм-ауту.

После более глубокого анализа причин, почему сервер не отвечает, оказалось, что сервер получает либо неправильный ID modbus, на который не следует отвечать, либо неправильный байт CRC. Сигнал RS485 также был показан на осциллографе, который показал, что сервер правильно интерпретирует данные, следовательно, клиент отправляет неправильные данные.

Чтобы проверить, действительно ли клиент отправляет ожидаемые данные, был написан тестовый код:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <modbus/modbus-rtu.h>
#include <dlfcn.h>
#include "macrologger.h"

modbus_t *context = nullptr;

// Определяем тип указателя функции для оригинальной функции записи
typedef ssize_t (*write_t)(int, const void *, size_t);

// Обертка для функции записи
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count) {
    // Логируем данные, которые записываются
    printf("Перехваченный вызов записи: ");
    for (size_t i = 0; i < count; i++) {
        printf("{%02X}", ((unsigned char *)buf)[i]);
    }
    printf("\n");

    // Используем dlsym для получения оригинальной функции записи
    write_t real_write = (write_t) dlsym(RTLD_NEXT, "write");

    // Проверяем на ошибки в dlsym
    if (!real_write) {
        fprintf(stderr, "Ошибка: %s\n", dlerror());
        return -1;  // Возвращаем код ошибки, если dlsym не удается
    }

    // Вызываем оригинальную функцию записи
    return real_write(fd, buf, count);
}

uint32_t modbus_errors = 0;
uint8_t id = 0;

void setModbusSlaveId() {
    // Устанавливаем Modbus slave ID
    if (modbus_set_slave(context, id++) < 0) {
        LOG_ERROR("Ошибка установки modbus slave: %s", modbus_strerror(errno));
    }
}

void sendTest() {
    uint16_t state;

    for (uint32_t index = 0; index < 100; index++) {
        printf("Отправка сообщения с slave ID: %d\n", modbus_get_slave(context));
        setModbusSlaveId();
        int reply = modbus_read_registers(context, 0x12, 1, &state);

        if (reply == -1) {
            modbus_errors++;
            while (1);
        }
    }
}

int main() {
    LOG_INFO("Запуск libmodbus_test");

    context = modbus_new_rtu("/dev/rs485-2", 115200, 'N', 8, 1);
    if (context == nullptr) {
        LOG_ERROR("Не удалось создать контекст libmodbus");
        return 0;
    }

    // Устанавливаем тайм-аут ответа
    modbus_set_response_timeout(context, 2, 0);

    if (modbus_rtu_set_rts(context, MODBUS_RTU_RTS_UP) < 0) {
        LOG_ERROR("Не удалось установить режим модбас RTU RTS");
        return 0;
    }

    if (modbus_rtu_set_rts_delay(context, 200) < 0) {
        LOG_ERROR("Не удалось установить задержку модбас RTU RTS");
        return 0;
    }

    LOG_INFO("modbus rts: %i, текущая задержка rts: %i us", 
             modbus_rtu_get_rts(context), modbus_rtu_get_rts_delay(context));

    if (modbus_set_debug(context, false) < 0) {
        LOG_ERROR("Ошибка установки режима отладки modbus");
        return 0;  // Не критично, продолжаем
    }

    if (modbus_connect(context) < 0) {
        LOG_ERROR("Ошибка подключения modbus");
        return 0;
    }

    while (1) {
        sendTest();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
}

Этот код инициализирует библиотеку libmodbus и открывает соединение modbus на RS485-2 с скоростью 115200 бод. Он отправляет пакеты по 100 сообщений каждые 100 мс. Slave ID увеличивается с каждым сообщением, чтобы показать, где возникает ошибка, после чего программа останавливается (while (1)). Сервер настроен игнорировать slave ID, таким образом он отвечает на каждое полученное сообщение.

Ожидаемая команда modbus: {id}{03}{00}{12}{01}{CRCH}{CRCL}

После этого теста было отмечено 2 ошибки после остановки программы.

Во-первых, кажется, что иногда сначала отправляется slave ID предыдущего сообщения, после чего следует правильное сообщение. Однако это усекание отрезает байт CRC, вызывая ошибку CRC.

Вторая ошибка, которая возникает, является противоположностью первой, когда байт ID не передается и сообщение кажется начинающимся с функции, передающей случайный CRC байт.

В обоих случаях libmodubs, кажется, пытается передать правильные буферы. Это проверяется путем перехвата вызова записи, который использует libmodbus для записи в UART периферийное устройство в Linux. Это показывает правильные байты, которые должны были быть отправлены, но сигнал на осциллографе кажется показывает, что буфер отправленный, неправильно записан на UART устройство. Кто-нибудь знает, как я могу решить эту проблему, или как я могу продвигать отладку этой проблемы дальше?

Характеристики системы:

Клиент: Beaglebone black industrial под управлением Linux

Сервер: STM32F103