C使用TCPIP与ModBus进行通讯

1、1. ModBus 的 Client/Server 模型2. 数据包格式及MBAP header (MODBUS Application Protocol header)3. 大小端转换4. 事务标识和缓冲清理5. 示例代码1. ModBus 的 Client/Server 模型Client 与Server之间有两种通讯方式：一种是 TCP/IP,另一种是通过串口 (Serial Port) ，本文重点介绍第一种通讯方式。第二种方式留了接口，暂时还没有实现。2. 数据包格式及MBAP header (MODBUS Application Protocol header)数据包格式数据交换过程中

2、，数据包的格式由三部分组成：协议头+ 功能码 + 数据 ( 请求或接受的数据 ) 。这里主要用到下列两个功能码(十进制)：3. 读取寄存器中的值(Read Multiple Register )16: 往寄存器中写值(Write Multiple Register )MBAP header协议头具体包括下列4个字段:Transaction Identifier :事务ID标识，Client每发送一个Request数据包的时 候，需要带上该标识；当 Server响应该请求的时候，会把该标识复制到Response中；这样客户端就可以进行容错判断，防止数据包发审了。(2) Protocal Iden

3、tifier :协议标识，ModBusB议中，该值为 0;Length :整个数据包中，从当个前这个字节之后开始计算，后续数据量的大小(按byte计算)。(4) Unit Identifier : -_-3.大小端转换ModBus使用Big-Endian表示地址和数据项。因此在发送或者接受数据的过程中，需要对数据进行转换。判断大小端对于整数1,在两种机器上有两种不同的标示方式，如上图所示；因此，我们可以用球作符来取其地址，再转换成指向 byte的指针(byte*),最后再取该指针的值；若得到的 byte 值为 1,则为 Little-Endian ,否则为 Big-Endian 。1: uns

4、afe2: 3: int tester = 1;4:bool littleEndian = (*(byte *)(&tester) = ( byte )1;5： 整数/浮点数转换成Byte数组.Net提供了现成的API,可以(value)和(Byte口 data) 来进行转换。下面的代码对该转换进行了封装，加入了 Little-Endian 转Big-Endian的处理(以int为例)：1: public class ValueHelper 事务标识和缓冲处理Transaction Identifier上面节中提到，Client每发送一个Request数据包的时候，需要带上一个标识；当

5、Server响应该请求的时候，会把该标识复制到Response中，返回给Client。这样Client就可以用来判断数据包有没有发审。在程序中，可以可以用一个变量及记录该标识：2: private byte dataIndex = 0;3:4: protected byte CurrentDataIndex5: 6: get return ; 7: 8:9: protected byte NextDataIndex()9:10：return +;11: 每次Client发送数据的时候，调用 NextDataIndex()来取得事务标识；接着当 Client读 取Server的返回值的时候，需要

6、判断数据包中的数据标识是否与发送时的标志一致；如 果一致，则认为数据包有效；否则丢掉无效的数据包。缓冲处理上节中提到，如果Client接收到的响应数据包中的标识，与发送给 Server的数据标识 不一致，则认为Server返回的数据包无效，并丢弃该数据包。如果只考虑正常情况，即数据木有差错，Client每次发送请求后，其请求包里面包含需要读取的寄存器数量，能算出从 Server返回的数据两大小，这样 就能确定读完Server 返回的所有缓冲区中的数据；每次交互后，Socket缓冲区中都为空，则整个过程没有问题。但是问题是：如果 Server端出 错，或者数据用包等异常情况下，Client不能确

7、定 Server返回的数据包(占用的缓冲区)有多大；如果缓冲区中的数据没有读完，下次再从 缓冲区中接 着读的时候，数据包必然是不正确的，而且会错误会一直延续到后续的读取 操作中。因此，每次读取数据时，要么全部读完缓冲区中的数据，要么读到错误的时候，就必须 清楚缓冲区中剩余的数据。网上搜了半天，木有找到Windows下如何清 理Socket缓冲区的。有篇文章倒是提到一个狠招，每次读完数据后，直接把Socket给咔嚓掉；然后下次需要读取或发送数据的时候，再重新建立 Socket连接。回过头再来看，其实，在 Client与Server进行交互的过程中，Server每次返回的数据 量都不大，也就一个

8、MBAP Header 十几十个寄存器的值。因此，另一个处理方式，就是每次读取尽可能多的数据（多过缓冲区中的数据量），多读的内容，再忽略掉。暂时这么处理，期待有更好的解决方法。5.源代码类图结构：使用示例写入数据：1:2:3: public override void Send( byte 口 data)4：5:rite Header : MODBUS Application Protocol header16: Identifier)17: ( newByte 0, 0 );20:( byte);存器数量23: ( byte);据的 Byte 数量24:25: 加数据26: (data);

9、数据29:30:31:止连续读写引起前台UI线程阻塞33:34: 取Response:写完后会返回12个byte的结果35: byte 口 responseHeader =36: (2)读取数据：1:=2:3: public override byte 口 Receive。4: 5: ();6: List<byte > sendData = newList< byte >(255);7:8: end9: Identifier)10: ( newByte 0, 0 );13:( byte);止连续读写引起前台UI线程阻塞19: ();20:21: 取 Response H

10、eader :完后会返回 8 个 byte 的 Response Header22: byte receiveData =缓冲区中的数据总量不超过 256byte , 一次读256byte ,防止残余数据影响下次读取32:();23: short identifier = ( short )( short )receiveData0) << 8) +receiveData1);24:25: 取返回数据：根据 ResponseHeadeg读取后续的数据26: if (identifier !=请求的数据标识与返回的标识不一致，则丢掉数据包27: 28: return newByte0;29: 30: byte length = receiveData8;最后一个字节，记录寄存器中数据的Byte数31: byte result = new byte length;32: (receiveData, 9, result, 0, length);33: return result;34: (3)测试发送和