1 /*
2  * Copyright (c) 2020 PHYTEC Messtechnik GmbH
3  * Copyright (c) 2021 Nordic Semiconductor ASA
4  *
5  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
6  */
7 
8 #include <zephyr/logging/log.h>
9 LOG_MODULE_REGISTER(modbus, CONFIG_MODBUS_LOG_LEVEL);
10 
11 #include <zephyr/kernel.h>
12 #include <string.h>
13 #include <zephyr/sys/byteorder.h>
14 #include <modbus_internal.h>
15 
16 #define DT_DRV_COMPAT zephyr_modbus_serial
17 
18 #define MB_RTU_DEFINE_GPIO_CFG(inst, prop)				\
19 	static struct gpio_dt_spec prop##_cfg_##inst = {		\
20 		.port = DEVICE_DT_GET(DT_INST_PHANDLE(inst, prop)),	\
21 		.pin = DT_INST_GPIO_PIN(inst, prop),			\
22 		.dt_flags = DT_INST_GPIO_FLAGS(inst,  prop),		\
23 	};
24 
25 #define MB_RTU_DEFINE_GPIO_CFGS(inst)					\
26 	COND_CODE_1(DT_INST_NODE_HAS_PROP(inst, de_gpios),		\
27 		    (MB_RTU_DEFINE_GPIO_CFG(inst, de_gpios)), ())	\
28 	COND_CODE_1(DT_INST_NODE_HAS_PROP(inst, re_gpios),		\
29 		    (MB_RTU_DEFINE_GPIO_CFG(inst, re_gpios)), ())
30 
31 DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(MB_RTU_DEFINE_GPIO_CFGS)
32 
33 #define MB_RTU_ASSIGN_GPIO_CFG(inst, prop)			\
34 	COND_CODE_1(DT_INST_NODE_HAS_PROP(inst, prop),		\
35 		    (&prop##_cfg_##inst), (NULL))
36 
37 #define MODBUS_DT_GET_SERIAL_DEV(inst) {			\
38 		.dev = DEVICE_DT_GET(DT_INST_PARENT(inst)),	\
39 		.de = MB_RTU_ASSIGN_GPIO_CFG(inst, de_gpios),	\
40 		.re = MB_RTU_ASSIGN_GPIO_CFG(inst, re_gpios),	\
41 	},
42 
43 #ifdef CONFIG_MODBUS_SERIAL
44 static struct modbus_serial_config modbus_serial_cfg[] = {
45 	DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(MODBUS_DT_GET_SERIAL_DEV)
46 };
47 #endif
48 
49 #define MODBUS_DT_GET_DEV(inst) {				\
50 		.iface_name = DEVICE_DT_NAME(DT_DRV_INST(inst)),\
51 		.cfg = &modbus_serial_cfg[inst],		\
52 	},
53 
54 #define DEFINE_MODBUS_RAW_ADU(x, _) {				\
55 		.iface_name = "RAW_"#x,				\
56 		.rawcb.raw_tx_cb = NULL,				\
57 		.mode = MODBUS_MODE_RAW,			\
58 	}
59 
60 
61 static struct modbus_context mb_ctx_tbl[] = {
62 	DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(MODBUS_DT_GET_DEV)
63 #ifdef CONFIG_MODBUS_RAW_ADU
64 	LISTIFY(CONFIG_MODBUS_NUMOF_RAW_ADU, DEFINE_MODBUS_RAW_ADU, (,), _)
65 #endif
66 };
67 
modbus_rx_handler(struct k_work * item)68 static void modbus_rx_handler(struct k_work *item)
69 {
70 	struct modbus_context *ctx;
71 
72 	ctx = CONTAINER_OF(item, struct modbus_context, server_work);
73 
74 	switch (ctx->mode) {
75 	case MODBUS_MODE_RTU:
76 	case MODBUS_MODE_ASCII:
77 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL)) {
78 			modbus_serial_rx_disable(ctx);
79 			ctx->rx_adu_err = modbus_serial_rx_adu(ctx);
80 		}
81 		break;
82 	case MODBUS_MODE_RAW:
83 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_RAW_ADU)) {
84 			ctx->rx_adu_err = modbus_raw_rx_adu(ctx);
85 		}
86 		break;
87 	default:
88 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
89 		return;
90 	}
91 
92 	if (ctx->client == true) {
93 		k_sem_give(&ctx->client_wait_sem);
94 	} else if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERVER)) {
95 		bool respond = modbus_server_handler(ctx);
96 
97 		if (respond) {
98 			modbus_tx_adu(ctx);
99 		} else {
100 			LOG_DBG("Server has dropped frame");
101 		}
102 
103 		switch (ctx->mode) {
104 		case MODBUS_MODE_RTU:
105 		case MODBUS_MODE_ASCII:
106 			if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL) &&
107 			    respond == false) {
108 				modbus_serial_rx_enable(ctx);
109 			}
110 			break;
111 		default:
112 			break;
113 		}
114 	}
115 }
116 
modbus_tx_adu(struct modbus_context * ctx)117 void modbus_tx_adu(struct modbus_context *ctx)
118 {
119 	switch (ctx->mode) {
120 	case MODBUS_MODE_RTU:
121 	case MODBUS_MODE_ASCII:
122 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL) &&
123 		    modbus_serial_tx_adu(ctx)) {
124 			LOG_ERR("Unsupported MODBUS serial mode");
125 		}
126 		break;
127 	case MODBUS_MODE_RAW:
128 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_RAW_ADU) &&
129 		    modbus_raw_tx_adu(ctx)) {
130 			LOG_ERR("Unsupported MODBUS raw mode");
131 		}
132 		break;
133 	default:
134 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
135 	}
136 }
137 
modbus_tx_wait_rx_adu(struct modbus_context * ctx)138 int modbus_tx_wait_rx_adu(struct modbus_context *ctx)
139 {
140 	modbus_tx_adu(ctx);
141 
142 	if (k_sem_take(&ctx->client_wait_sem, K_USEC(ctx->rxwait_to)) != 0) {
143 		LOG_WRN("Client wait-for-RX timeout");
144 		return -ETIMEDOUT;
145 	}
146 
147 	return ctx->rx_adu_err;
148 }
149 
modbus_get_context(const uint8_t iface)150 struct modbus_context *modbus_get_context(const uint8_t iface)
151 {
152 	struct modbus_context *ctx;
153 
154 	if (iface >= ARRAY_SIZE(mb_ctx_tbl)) {
155 		LOG_ERR("Interface %u not available", iface);
156 		return NULL;
157 	}
158 
159 	ctx = &mb_ctx_tbl[iface];
160 
161 	if (!atomic_test_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED)) {
162 		LOG_ERR("Interface not configured");
163 		return NULL;
164 	}
165 
166 	return ctx;
167 }
168 
modbus_iface_get_by_ctx(const struct modbus_context * ctx)169 int modbus_iface_get_by_ctx(const struct modbus_context *ctx)
170 {
171 	for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_ctx_tbl); i++) {
172 		if (&mb_ctx_tbl[i] == ctx) {
173 			return i;
174 		}
175 	}
176 
177 	return -ENODEV;
178 }
179 
modbus_iface_get_by_name(const char * iface_name)180 int modbus_iface_get_by_name(const char *iface_name)
181 {
182 	for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE(mb_ctx_tbl); i++) {
183 		if (strcmp(iface_name, mb_ctx_tbl[i].iface_name) == 0) {
184 			return i;
185 		}
186 	}
187 
188 	return -ENODEV;
189 }
190 
modbus_init_iface(const uint8_t iface)191 static struct modbus_context *modbus_init_iface(const uint8_t iface)
192 {
193 	struct modbus_context *ctx;
194 
195 	if (iface >= ARRAY_SIZE(mb_ctx_tbl)) {
196 		LOG_ERR("Interface %u not available", iface);
197 		return NULL;
198 	}
199 
200 	ctx = &mb_ctx_tbl[iface];
201 
202 	if (atomic_test_and_set_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED)) {
203 		LOG_ERR("Interface already used");
204 		return NULL;
205 	}
206 
207 	k_mutex_init(&ctx->iface_lock);
208 	k_sem_init(&ctx->client_wait_sem, 0, 1);
209 	k_work_init(&ctx->server_work, modbus_rx_handler);
210 
211 	return ctx;
212 }
213 
modbus_user_fc_init(struct modbus_context * ctx,struct modbus_iface_param param)214 static int modbus_user_fc_init(struct modbus_context *ctx, struct modbus_iface_param param)
215 {
216 	sys_slist_init(&ctx->user_defined_cbs);
217 	LOG_DBG("Initializing user-defined function code support.");
218 
219 	return 0;
220 }
221 
modbus_init_server(const int iface,struct modbus_iface_param param)222 int modbus_init_server(const int iface, struct modbus_iface_param param)
223 {
224 	struct modbus_context *ctx = NULL;
225 	int rc = 0;
226 
227 	if (!IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERVER)) {
228 		LOG_ERR("Modbus server support is not enabled");
229 		rc = -ENOTSUP;
230 		goto init_server_error;
231 	}
232 
233 	if (param.server.user_cb == NULL) {
234 		LOG_ERR("User callbacks should be available");
235 		rc = -EINVAL;
236 		goto init_server_error;
237 	}
238 
239 	ctx = modbus_init_iface(iface);
240 	if (ctx == NULL) {
241 		rc = -EINVAL;
242 		goto init_server_error;
243 	}
244 
245 	ctx->client = false;
246 
247 	if (modbus_user_fc_init(ctx, param) != 0) {
248 		LOG_ERR("Failed to init MODBUS user defined function codes");
249 		rc = -EINVAL;
250 		goto init_server_error;
251 	}
252 
253 	switch (param.mode) {
254 	case MODBUS_MODE_RTU:
255 	case MODBUS_MODE_ASCII:
256 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL) &&
257 		    modbus_serial_init(ctx, param) != 0) {
258 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS over serial line");
259 			rc = -EINVAL;
260 			goto init_server_error;
261 		}
262 		break;
263 	case MODBUS_MODE_RAW:
264 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_RAW_ADU) &&
265 		    modbus_raw_init(ctx, param) != 0) {
266 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS raw ADU support");
267 			rc = -EINVAL;
268 			goto init_server_error;
269 		}
270 		break;
271 	default:
272 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
273 		rc = -ENOTSUP;
274 		goto init_server_error;
275 	}
276 
277 	ctx->unit_id = param.server.unit_id;
278 	ctx->mbs_user_cb = param.server.user_cb;
279 	if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_FC08_DIAGNOSTIC)) {
280 		modbus_reset_stats(ctx);
281 	}
282 
283 	LOG_DBG("Modbus interface %s initialized", ctx->iface_name);
284 
285 	return 0;
286 
287 init_server_error:
288 	if (ctx != NULL) {
289 		atomic_clear_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED);
290 	}
291 
292 	return rc;
293 }
294 
modbus_register_user_fc(const int iface,struct modbus_custom_fc * custom_fc)295 int modbus_register_user_fc(const int iface, struct modbus_custom_fc *custom_fc)
296 {
297 	struct modbus_context *ctx = modbus_get_context(iface);
298 
299 	if (!custom_fc) {
300 		LOG_ERR("Provided function code handler was NULL");
301 		return -EINVAL;
302 	}
303 
304 	if (custom_fc->fc & BIT(7)) {
305 		LOG_ERR("Function codes must have MSB of 0");
306 		return -EINVAL;
307 	}
308 
309 	custom_fc->excep_code = MODBUS_EXC_NONE;
310 
311 	LOG_DBG("Registered new custom function code %d", custom_fc->fc);
312 	sys_slist_append(&ctx->user_defined_cbs, &custom_fc->node);
313 
314 	return 0;
315 }
316 
modbus_init_client(const int iface,struct modbus_iface_param param)317 int modbus_init_client(const int iface, struct modbus_iface_param param)
318 {
319 	struct modbus_context *ctx = NULL;
320 	int rc = 0;
321 
322 	if (!IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_CLIENT)) {
323 		LOG_ERR("Modbus client support is not enabled");
324 		rc = -ENOTSUP;
325 		goto init_client_error;
326 	}
327 
328 	ctx = modbus_init_iface(iface);
329 	if (ctx == NULL) {
330 		rc = -EINVAL;
331 		goto init_client_error;
332 	}
333 
334 	ctx->client = true;
335 
336 	switch (param.mode) {
337 	case MODBUS_MODE_RTU:
338 	case MODBUS_MODE_ASCII:
339 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL) &&
340 		    modbus_serial_init(ctx, param) != 0) {
341 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS over serial line");
342 			rc = -EINVAL;
343 			goto init_client_error;
344 		}
345 		break;
346 	case MODBUS_MODE_RAW:
347 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_RAW_ADU) &&
348 		    modbus_raw_init(ctx, param) != 0) {
349 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS raw ADU support");
350 			rc = -EINVAL;
351 			goto init_client_error;
352 		}
353 		break;
354 	default:
355 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
356 		rc = -ENOTSUP;
357 		goto init_client_error;
358 	}
359 
360 	ctx->unit_id = 0;
361 	ctx->mbs_user_cb = NULL;
362 	ctx->rxwait_to = param.rx_timeout;
363 
364 	return 0;
365 
366 init_client_error:
367 	if (ctx != NULL) {
368 		atomic_clear_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED);
369 	}
370 
371 	return rc;
372 }
373 
modbus_disable(const uint8_t iface)374 int modbus_disable(const uint8_t iface)
375 {
376 	struct modbus_context *ctx;
377 	struct k_work_sync work_sync;
378 
379 	ctx = modbus_get_context(iface);
380 	if (ctx == NULL) {
381 		LOG_ERR("Interface %u not initialized", iface);
382 		return -EINVAL;
383 	}
384 
385 	switch (ctx->mode) {
386 	case MODBUS_MODE_RTU:
387 	case MODBUS_MODE_ASCII:
388 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL)) {
389 			modbus_serial_disable(ctx);
390 		}
391 		break;
392 	case MODBUS_MODE_RAW:
393 		break;
394 	default:
395 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
396 	}
397 
398 	k_work_cancel_sync(&ctx->server_work, &work_sync);
399 	ctx->rxwait_to = 0;
400 	ctx->unit_id = 0;
401 	ctx->mbs_user_cb = NULL;
402 	atomic_clear_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED);
403 
404 	LOG_INF("Modbus interface %u disabled", iface);
405 
406 	return 0;
407 }
408