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_init_server(const int iface,struct modbus_iface_param param)214 int modbus_init_server(const int iface, struct modbus_iface_param param)
215 {
216 	struct modbus_context *ctx = NULL;
217 	int rc = 0;
218 
219 	if (!IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERVER)) {
220 		LOG_ERR("Modbus server support is not enabled");
221 		rc = -ENOTSUP;
222 		goto init_server_error;
223 	}
224 
225 	if (param.server.user_cb == NULL) {
226 		LOG_ERR("User callbacks should be available");
227 		rc = -EINVAL;
228 		goto init_server_error;
229 	}
230 
231 	ctx = modbus_init_iface(iface);
232 	if (ctx == NULL) {
233 		rc = -EINVAL;
234 		goto init_server_error;
235 	}
236 
237 	ctx->client = false;
238 
239 	switch (param.mode) {
240 	case MODBUS_MODE_RTU:
241 	case MODBUS_MODE_ASCII:
242 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL) &&
243 		    modbus_serial_init(ctx, param) != 0) {
244 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS over serial line");
245 			rc = -EINVAL;
246 			goto init_server_error;
247 		}
248 		break;
249 	case MODBUS_MODE_RAW:
250 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_RAW_ADU) &&
251 		    modbus_raw_init(ctx, param) != 0) {
252 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS raw ADU support");
253 			rc = -EINVAL;
254 			goto init_server_error;
255 		}
256 		break;
257 	default:
258 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
259 		rc = -ENOTSUP;
260 		goto init_server_error;
261 	}
262 
263 	ctx->unit_id = param.server.unit_id;
264 	ctx->mbs_user_cb = param.server.user_cb;
265 	if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_FC08_DIAGNOSTIC)) {
266 		modbus_reset_stats(ctx);
267 	}
268 
269 	LOG_DBG("Modbus interface %s initialized", ctx->iface_name);
270 
271 	return 0;
272 
273 init_server_error:
274 	if (ctx != NULL) {
275 		atomic_clear_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED);
276 	}
277 
278 	return rc;
279 }
280 
modbus_init_client(const int iface,struct modbus_iface_param param)281 int modbus_init_client(const int iface, struct modbus_iface_param param)
282 {
283 	struct modbus_context *ctx = NULL;
284 	int rc = 0;
285 
286 	if (!IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_CLIENT)) {
287 		LOG_ERR("Modbus client support is not enabled");
288 		rc = -ENOTSUP;
289 		goto init_client_error;
290 	}
291 
292 	ctx = modbus_init_iface(iface);
293 	if (ctx == NULL) {
294 		rc = -EINVAL;
295 		goto init_client_error;
296 	}
297 
298 	ctx->client = true;
299 
300 	switch (param.mode) {
301 	case MODBUS_MODE_RTU:
302 	case MODBUS_MODE_ASCII:
303 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL) &&
304 		    modbus_serial_init(ctx, param) != 0) {
305 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS over serial line");
306 			rc = -EINVAL;
307 			goto init_client_error;
308 		}
309 		break;
310 	case MODBUS_MODE_RAW:
311 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_RAW_ADU) &&
312 		    modbus_raw_init(ctx, param) != 0) {
313 			LOG_ERR("Failed to init MODBUS raw ADU support");
314 			rc = -EINVAL;
315 			goto init_client_error;
316 		}
317 		break;
318 	default:
319 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
320 		rc = -ENOTSUP;
321 		goto init_client_error;
322 	}
323 
324 	ctx->unit_id = 0;
325 	ctx->mbs_user_cb = NULL;
326 	ctx->rxwait_to = param.rx_timeout;
327 
328 	return 0;
329 
330 init_client_error:
331 	if (ctx != NULL) {
332 		atomic_clear_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED);
333 	}
334 
335 	return rc;
336 }
337 
modbus_disable(const uint8_t iface)338 int modbus_disable(const uint8_t iface)
339 {
340 	struct modbus_context *ctx;
341 	struct k_work_sync work_sync;
342 
343 	ctx = modbus_get_context(iface);
344 	if (ctx == NULL) {
345 		LOG_ERR("Interface %u not initialized", iface);
346 		return -EINVAL;
347 	}
348 
349 	switch (ctx->mode) {
350 	case MODBUS_MODE_RTU:
351 	case MODBUS_MODE_ASCII:
352 		if (IS_ENABLED(CONFIG_MODBUS_SERIAL)) {
353 			modbus_serial_disable(ctx);
354 		}
355 		break;
356 	case MODBUS_MODE_RAW:
357 		break;
358 	default:
359 		LOG_ERR("Unknown MODBUS mode");
360 	}
361 
362 	k_work_cancel_sync(&ctx->server_work, &work_sync);
363 	ctx->rxwait_to = 0;
364 	ctx->unit_id = 0;
365 	ctx->mode = MODBUS_MODE_RTU;
366 	ctx->mbs_user_cb = NULL;
367 	atomic_clear_bit(&ctx->state, MODBUS_STATE_CONFIGURED);
368 
369 	LOG_INF("Modbus interface %u disabled", iface);
370 
371 	return 0;
372 }
373