IoTClient開發4 – ModBusTcp協議服務端模擬
- 2019 年 11 月 13 日
- 筆記
前言
上篇我們實現了ModBusTcp協議的客戶端讀寫，可是在很多時候編寫業務程式碼之前是沒有現場環境的。總不能在客戶現場去寫程式碼，或是蒙著眼睛寫然後求神拜佛不出錯，又或是在辦公室部署一套硬體環境。怎麼說都感覺不太合適，如果我們能用軟體模擬模擬硬體那不就完美了，以後有各種不同的硬體協議介面都模擬出來，而不是每個硬體都買一套回來部署了做測試。
真要用軟體模擬模擬也是可以的，客戶端是對協議的請求報文發送和響應報文的解析，服務端其實就是請求報文的接收和響應報文的發送，正好和客戶端的動作相反。
前面我們在寫你也可以寫個聊天程式 – C# Socket學習1的時候就有寫Socket服務端實現，其實這個也差不了多少。
ModBusTcp報文分析(上篇拷貝過來的，方便下面程式碼實現的時候做對比)
協議的理解和實現主要就是要對協議報文理解。（注意：以下報文數據都是十六進位）
數據【讀取-請求報文】：19 B2 00 00 00 06 02 03 00 04 00 01
- 19 B2 是客戶端發的檢驗資訊，隨意定義。
- 00 00 代表是基於tcp/ip協議的modbus
- 00 06 標識後面還有多長的位元組
- 02 表示站號地址
- 03 為功能碼（讀保持暫存器）
- 00 04 為暫存器地址
- 00 01 為暫存器的長度(暫存器個數)
數據【讀取-響應報文】（分兩次獲取）
第一次獲取前八個位元組（Map報文頭）：19 B2 00 00 00 05 02 03 02 00 20
- 19 B2 檢驗驗證資訊(複製的客戶端發的，配件檢驗)
- 00 00 代表是基於tcp/ip協議的modbus(複製的客戶端發的)
- 00 05 為當前位置到最後的長度
- 02 表示站號地址(複製的客戶端發的)
- 03 為功能碼(複製的客戶端發的)
第二次獲取的報文：02 00 20
- 02 位元組個數
- 00 20 響應的數據
數據【寫入-請求報文】：19 B2 00 00 00 09 02 10 00 04 00 01 02 00 20
- 19 B2 是客戶端發的檢驗資訊，隨意定義。
- 00 00 代表是基於tcp/ip協議的modbus
- 00 09 從本位元組下一個到最後
- 02 站號
- 10 功能碼（轉十進位就是16）
- 00 04 暫存器地址
- 00 01 暫存器的長度(暫存器個數)
- 02 寫位元組的個數
- 00 20 要寫入的值（轉十進位為32）
數據【寫入-響應報文】：19 B2 00 00 00 06 02 10 00 04 00 01
和請求報文的區別
- 沒有了請求報文的數據值
- 00 09 變成了00 06 因為報文長度變了
- 其他的報文意義和請求報文一致
實現
//啟動服務 public void Start() { //1 創建Socket對象 var socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); //2 綁定ip和埠 IPEndPoint ipEndPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 502); socketServer.Bind(ipEndPoint); //3、開啟偵聽(等待客戶機發出的連接),並設置最大客戶端連接數為10 socketServer.Listen(10); Task.Run(() => { Accept(socketServer); }); } //客戶端連接到服務端 void Accept(Socket socket) { while (true) { //阻塞等待客戶端連接 Socket newSocket = socket.Accept(); Task.Run(() => { Receive(newSocket); }); } }以上都和我們前面的一樣，這了不一樣的地方就是對請求報文的解析和響應報文的組裝發送
//接收客戶端發送的消息 void Receive(Socket newSocket) { while (newSocket.Connected) { byte[] requetData1 = new byte[8]; //讀取客戶端發送報文 報文頭 int readLeng = newSocket.Receive(requetData1, 0, requetData1.Length, SocketFlags.None); byte[] requetData2 = new byte[requetData1[5] - 2]; //讀取客戶端發送報文 報文數據 readLeng = newSocket.Receive(requetData2, 0, requetData2.Length, SocketFlags.None); var requetData = requetData1.Concat(requetData2).ToArray(); byte[] responseData1 = new byte[8]; //複製請求報文中的報文頭 Buffer.BlockCopy(requetData, 0, responseData1, 0, responseData1.Length); //這裡可以自己實現一個對象，用來存儲客戶端寫入的數據（也可以用redis等實現數據的持久化） DataPersist data = new DataPersist(""); //根據協議，報文的第八個位元組是功能碼（前面我們有說過 03：讀保持暫存器 16：寫多個暫存器） switch (requetData[7]) { //讀保持暫存器 case 3: { var value = data.Read(requetData[9]); short.TryParse(value, out short resultValue); var bytes = BitConverter.GetBytes(resultValue); //當前位置到最後的長度 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; //寫多個暫存器 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; } } }這段要點就是根據請求報文獲得功能碼，然後對報文數據進行讀取或寫入動作。當然你完全可以對寫入的數據進行持久化存儲（如用redis），這樣在斷電或重啟後數據依然可以正常讀取。
當然，以上只是個類偽程式碼，為了減少程式碼量和方便理解，很多情況和實際可能性沒有做對應的處理。
IoTClient中ModBusTcp協議的使用
安裝
Nuget安裝 Install-Package IoTClient
或圖形化安裝
使用
//1、實例化客戶端 - 輸入正確的IP和埠 ModBusTcpClient client = new ModBusTcpClient("127.0.0.1", 502); //2、寫操作 - 參數依次是：地址 、值 、站號 、功能碼 client.Write("4", (short)33, 2, 16); client.Write("4", (short)3344, 2, 16); //3、讀操作 - 參數依次是：地址 、站號 、功能碼 var value = client.ReadInt16("4", 2, 3).Value; var value2 = client.ReadInt32("4", 2, 3).Value; //4、如果沒有主動Open，則會每次讀寫操作的時候自動打開自動和關閉連接，這樣會使讀寫效率大大減低。所以建議手動Open和Close。 client.Open(); //5、讀寫操作都會返回操作結果對象Result var result = client.ReadInt16("4", 2, 3); //5.1 讀取是否成功（true或false） var isSucceed = result.IsSucceed; //5.2 讀取失敗的異常資訊 var errMsg = result.Err; //5.3 讀取操作實際發送的請求報文 var requst = result.Requst; //5.4 讀取操作服務端響應的報文 var response = result.Response; //5.5 讀取到的值 var value3 = result.Value;結束
- 同步至索引目錄：《物聯網基礎組件IoTClient開發系列》
- demo：https://github.com/zhaopeiym/BlogDemoCode
- 完整實現：https://github.com/zhaopeiym/IoTClient
