欢迎您访问程序员文章站本站旨在为大家提供分享程序员计算机编程知识!
您现在的位置是: 首页  >  IT编程

IoTClient开发4 - ModBusTcp协议服务端模拟

程序员文章站 2023-11-08 21:23:28
前言 上篇我们实现了ModBusTcp协议的客户端读写,可是在很多时候编写业务代码之前是没有现场环境的。总不能在客户现场去写代码,或是蒙着眼睛写然后求神拜佛不出错,又或是在办公室部署一套硬件环境。怎么说都感觉不太合适,如果我们能用软件仿真模拟硬件那不就完美了,以后有各种不同的硬件协议接口都模拟出来, ......

前言

上篇我们实现了modbustcp协议的客户端读写,可是在很多时候编写业务代码之前是没有现场环境的。总不能在客户现场去写代码,或是蒙着眼睛写然后求神拜佛不出错,又或是在办公室部署一套硬件环境。怎么说都感觉不太合适,如果我们能用软件仿真模拟硬件那不就完美了,以后有各种不同的硬件协议接口都模拟出来,而不是每个硬件都买一套回来部署了做测试。
真要用软件仿真模拟也是可以的,客户端是对协议的请求报文发送和响应报文的解析,服务端其实就是请求报文的接收和响应报文的发送,正好和客户端的动作相反。
前面我们在写你也可以写个聊天程序 - c# socket学习1的时候就有写socket服务端实现,其实这个也差不了多少。

modbustcp报文分析(上篇拷贝过来的,方便下面代码实现的时候做对比)

协议的理解和实现主要就是要对协议报文理解。(注意:以下报文数据都是十六进制)

数据【读取-请求报文】:19 b2 00 00 00 06 02 03 00 04 00 01

  • 19 b2 是客户端发的检验信息,随意定义。
  • 00 00 代表是基于tcp/ip协议的modbus
  • 00 06 标识后面还有多长的字节
  • 02 表示站号地址
  • 03 为功能码(读保持寄存器)
  • 00 04 为寄存器地址
  • 00 01 为寄存器的长度(寄存器个数)

数据【读取-响应报文】(分两次获取)

第一次获取前八个字节(map报文头):19 b2 00 00 00 05 02 03 02 00 20

  • 19 b2 检验验证信息(复制的客户端发的,配件检验)
  • 00 00 代表是基于tcp/ip协议的modbus(复制的客户端发的)
  • 00 05 为当前位置到最后的长度
  • 02 表示站号地址(复制的客户端发的)
  • 03 为功能码(复制的客户端发的)

第二次获取的报文:02 00 20

  • 02 字节个数
  • 00 20 响应的数据

数据【写入-请求报文】:19 b2 00 00 00 09 02 10 00 04 00 01 02 00 20

  • 19 b2 是客户端发的检验信息,随意定义。
  • 00 00 代表是基于tcp/ip协议的modbus
  • 00 09 从本字节下一个到最后
  • 02 站号
  • 10 功能码(转十进制就是16)
  • 00 04 寄存器地址
  • 00 01 寄存器的长度(寄存器个数)
  • 02 写字节的个数
  • 00 20 要写入的值(转十进制为32)

数据【写入-响应报文】:19 b2 00 00 00 06 02 10 00 04 00 01

和请求报文的区别

  • 没有了请求报文的数据值
  • 00 09 变成了00 06 因为报文长度变了
  • 其他的报文意义和请求报文一致

实现

//启动服务
public void start()
{
    //1 创建socket对象
    var socketserver = new socket(addressfamily.internetwork, sockettype.stream, protocoltype.tcp);

    //2 绑定ip和端口 
    ipendpoint ipendpoint = new ipendpoint(ipaddress.any, 502);
    socketserver.bind(ipendpoint);

    //3、开启侦听(等待客户机发出的连接),并设置最大客户端连接数为10
    socketserver.listen(10);

    task.run(() => { accept(socketserver); });
}

//客户端连接到服务端
void accept(socket socket)
{
    while (true)
    {
        //阻塞等待客户端连接
        socket newsocket = socket.accept();
        task.run(() => { receive(newsocket); });
    }
}

以上都和我们前面的一样,这了不一样的地方就是对请求报文的解析和响应报文的组装发送

//接收客户端发送的消息
void receive(socket newsocket)
{
    while (newsocket.connected)
    {
        byte[] requetdata1 = new byte[8];
        //读取客户端发送报文 报文头
        int readleng = newsocket.receive(requetdata1, 0, requetdata1.length, socketflags.none);
        byte[] requetdata2 = new byte[requetdata1[5] - 2];
        //读取客户端发送报文 报文数据
        readleng = newsocket.receive(requetdata2, 0, requetdata2.length, socketflags.none);
        var requetdata = requetdata1.concat(requetdata2).toarray();

        byte[] responsedata1 = new byte[8];
        //复制请求报文中的报文头
        buffer.blockcopy(requetdata, 0, responsedata1, 0, responsedata1.length);
        //这里可以自己实现一个对象,用来存储客户端写入的数据(也可以用redis等实现数据的持久化)
        datapersist data = new datapersist("");

        //根据协议,报文的第八个字节是功能码(前面我们有说过 03:读保持寄存器  16:写多个寄存器)
        switch (requetdata[7])
        {
            //读保持寄存器
            case 3:
                {
                    var value = data.read(requetdata[9]);
                    short.tryparse(value, out short resultvalue);
                    var bytes = bitconverter.getbytes(resultvalue);
                    //当前位置到最后的长度
                    responsedata1[5] = (byte)(3 + bytes.length);
                    byte[] responsedata2 = new byte[3] { (byte)bytes.length, bytes[1], bytes[0] };
                    var responsedata = responsedata1.concat(responsedata2).toarray();
                    newsocket.send(responsedata);
                }
                break;
            //写多个寄存器
            case 16:
                {
                    data.write(requetdata[9], requetdata[requetdata.length - 1].tostring());
                    var responsedata = new byte[12];
                    buffer.blockcopy(requetdata, 0, responsedata, 0, responsedata.length);
                    responsedata[5] = 6;
                    newsocket.send(responsedata);
                }
                break;
        }
    }
}

这段要点就是根据请求报文获得功能码,然后对报文数据进行读取或写入动作。当然你完全可以对写入的数据进行持久化存储(如用redis),这样在断电或重启后数据依然可以正常读取。
当然,以上只是个类伪代码,为了减少代码量和方便理解,很多情况和实际可能性没有做对应的处理。

iotclient中modbustcp协议的使用

安装

nuget安装 install-package iotclient
或图形化安装
IoTClient开发4 - ModBusTcp协议服务端模拟

使用

//1、实例化客户端 - 输入正确的ip和端口
modbustcpclient client = new modbustcpclient("127.0.0.1", 502);

//2、写操作 - 参数依次是:地址 、值 、站号 、功能码
client.write("4", (short)33, 2, 16);
client.write("4", (short)3344, 2, 16);

//3、读操作 - 参数依次是:地址 、站号 、功能码
var value = client.readint16("4", 2, 3).value;
var value2 = client.readint32("4", 2, 3).value;

//4、如果没有主动open,则会每次读写操作的时候自动打开自动和关闭连接,这样会使读写效率大大减低。所以建议手动open和close。
client.open();

//5、读写操作都会返回操作结果对象result
var result = client.readint16("4", 2, 3);
//5.1 读取是否成功(true或false)
var issucceed = result.issucceed;
//5.2 读取失败的异常信息
var errmsg = result.err;
//5.3 读取操作实际发送的请求报文
var requst  = result.requst;
//5.4 读取操作服务端响应的报文
var response = result.response;
//5.5 读取到的值
var value3 = result.value;

结束