时间:2021-07-01 10:21:17 帮助过:9人阅读
进过前面两章的介绍,今天开始正式的实战。
很多朋友对于进制转换可能是在刚学计算机的时候有接触,后来做高级语言开发可能就慢慢忘记了。我们做工控开发的时候需要经常进行进制转换,这里和大家一起复习下。
一个字节等8位(1byte = 8bit),可以存储2^8(0-255)共计256个数字。所以我们要对8、256等数字要敏感。
int16(short), int32(int), int64(long) 分别是占用2个字节、4个字节、8个字节,Single(float)也是占用4个字节。
- <code>bool System.Boolean (布尔型,其值为 true 或者 false)
- byte System.Byte (字节型,占 1 字节,表示 8 位正整数,范围 0 ~ 255)
- sbyte System.SByte (带符号字节型,占 1 字节,表示 8 位整数,范围 -128 ~ 127)
- char System.Char (字符型,占有 2 个字节,表示 1 个 Unicode 字符)
- short System.Int16 (短整型,占 2 字节,表示 16 位整数,范围 -32,768 ~ 32,767)
- ushort System.UInt16 (无符号短整型,占 2 字节,表示 16 位正整数,范围 0 ~ 65,535)
- uint System.UInt32 (无符号整型,占 4 字节,表示 32 位正整数,范围 0 ~ 4,294,967,295)
- int System.Int32 (整型,占 4 字节,表示 32 位整数,范围 -2,147,483,648 到 2,147,483,647)
- float System.Single (单精度浮点型,占 4 个字节)
- ulong System.UInt64 (无符号长整型,占 8 字节,表示 64 位正整数)
- long System.Int64 (长整型,占 8 字节,表示 64 位整数)
- double System.Double (双精度浮点型,占8 个字节)</code>
- <code>十进制转十进制
- 1263 = 1*10^3 + 2*10^2 + 6*10^1 + 3*10^0 = 1000 + 200 + 60 + 3 = 1263
- 二进制转十进制
- 1001 = 1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0 = 8 + 0 + 0 + 1 = 9
- 十六进制转十进制
- 3245 = 3*16^3 + 2*16^2 + 4*16^1 + 5*16^0 = 3*4096 + 2*256 + 4*16 + 5 = 12869</code>
- <code>第八位 第七位 第六位 第五位 第四位 第三位 第二位 第一位
- 2^7 2^6 2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0
- 128 64 32 16 8 4 2 1
- 以上位二进制位能存储最大十进制数,所以我们反过来也可以对照把十进制转二进制。比如86,
- 86小于128多以第八位是0,86大于64所以第七位是1。86-64=22,22小于32所以第六位是0,22大于16所以第五位是1。。。 </code>
所以最好转成二进制是:0101 0110
我们用二进制 0101 0110来演示,也就是上面十进制的86。
当然,你最好用计算器验证下
我们在对进制转换进行复习过后,接下来讲ModBusTcp协议。
ModBus协议是现在工控里面用的比较多比较通用的一种协议,什么可靠啊、简单啊等等一些优点就不说了,直接入正题。
ModBus分为RTU、ASCII、TCP三种方式进行通信,今天我们只讲TCP。
在ModBus里面有站号、功能码、寄存器地址等概念。
- <code>01:读线圈
- 02:读离散量
- 03:读保持寄存器(每个寄存器含有两个字节)
- 04:读输入寄存器
- 05:写单个线圈
- 06:写单个寄存器
- 15:用于写多个线圈
- 16:写多个寄存器</code>
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)
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
第二次获取的报文:02 00 20
和请求报文的区别
有了上面的三个报文做参考,我们就可以用Socket来实现ModBusTcp协议了。其实协议就是按照报文的规定来,也没有想的那么复杂,和我们前面实现的聊天通讯软件区别不大。
第一步,我们先实现数据读取报文的组装:
- <code>/// <summary>
- /// 获取读取命令(此方法传入参数后就可以得到类似19 B2 00 00 00 06 02 03 00 04 00 01这样的请求报文)
- /// </summary>
- /// <param name="address">寄存器起始地址</param>
- /// <param name="stationNumber">站号</param>
- /// <param name="functionCode">功能码</param>
- /// <param name="length">读取长度</param>
- /// <returns></returns>
- public static byte[] GetReadCommand(ushort address, byte stationNumber, byte functionCode, ushort length)
- {
- byte[] buffer = new byte[12];
- buffer[0] = 0x19;
- buffer[1] = 0xB2;//Client发出的检验信息
- buffer[2] = 0x00;
- buffer[3] = 0x00;//表示tcp/ip 的协议的modbus的协议
- buffer[4] = 0x00;
- buffer[5] = 0x06;//表示的是该字节以后的字节长度
- buffer[6] = stationNumber; //站号
- buffer[7] = functionCode; //功能码
- buffer[8] = BitConverter.GetBytes(address)[1];
- buffer[9] = BitConverter.GetBytes(address)[0];//寄存器地址
- buffer[10] = BitConverter.GetBytes(length)[1];
- buffer[11] = BitConverter.GetBytes(length)[0];//表示request 寄存器的长度(寄存器个数)
- return buffer;
- }</code>
第二步,就是建立我们的Socket连接,并发送请求报文
- <code>//1 创建Socket
- var socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
- //2 建立连接
- socket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), 端口));
- //3 获取命令[组装请求报文](寄存器起始地址:4、站号:2、功能码:3、读取寄存器长度:1)
- byte[] command = GetReadCommand(4, 2, 3, 1);
- //4 发送命令
- socket.Send(command);</code>
第三步,解析响应报文,得到数据值
- <code>//5 读取响应
- byte[] buffer1 = new byte[8];//先读取前面八个字节(Map报文头)
- socket.Receive(buffer1, 0, buffer1.Length, SocketFlags.None);
- //5.1 获取将要读取的数据长度
- int length = buffer1[4] * 256 + buffer1[5] - 2;//减2是因为这个长度数据包括了单元标识符和功能码,占两个字节
- //5.2 读取数据
- byte[] buffer2 = new byte[length];
- var readLength2 = socket.Receive(buffer2, 0, buffer2.Length, SocketFlags.None);
- byte[] buffer3 = new byte[readLength2 - 1];
- //5.3 过滤第一个字节(第一个字节代表数据的字节个数)
- Array.Copy(buffer2, 1, buffer3, 0, buffer3.Length);
- var buffer3Reverse = buffer3.Reverse().ToArray();
- var value = BitConverter.ToInt16(buffer3Reverse, 0);
- //6 关闭连接
- socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
- socket.Close();</code>
对于数据写入就更简单了。
第一步,组装请求报文
- <code>/// <summary>
- /// 获取写入命令
- /// </summary>
- /// <param name="address">寄存器地址</param>
- /// <param name="values"></param>
- /// <param name="stationNumber">站号</param>
- /// <param name="functionCode">功能码</param>
- /// <returns></returns>
- public static byte[] GetWriteCommand(ushort address, byte[] values, byte stationNumber, byte functionCode)
- {
- byte[] buffer = new byte[13 + values.Length];
- buffer[0] = 0x19;
- buffer[1] = 0xB2;//检验信息,用来验证response是否串数据了
- buffer[4] = BitConverter.GetBytes(7 + values.Length)[1];
- buffer[5] = BitConverter.GetBytes(7 + values.Length)[0];//表示的是header handle后面还有多长的字节
- buffer[6] = stationNumber; //站号
- buffer[7] = functionCode; //功能码
- buffer[8] = BitConverter.GetBytes(address)[1];
- buffer[9] = BitConverter.GetBytes(address)[0];//寄存器地址
- buffer[10] = (byte)(values.Length / 2 / 256);
- buffer[11] = (byte)(values.Length / 2 % 256);//写寄存器数量(除2是一个寄存器两个字节,寄存器16位。除以256是byte最大存储255。)
- buffer[12] = (byte)(values.Length); //写字节的个数
- values.CopyTo(buffer, 13); //把目标值附加到数组后面
- return buffer;
- }</code>
第二步,建立Socket连接,并发送报文
- <code>//1 创建Socket
- var socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
- //2 建立连接
- socket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), 端口));
- //值的转换
- short value = 32;
- var values = BitConverter.GetBytes(value).Reverse().ToArray();
- //3 获取并发送命令(寄存器起始地址、站号、功能码)
- var command = GetWriteCommand(4, values, 2, 16);
- socket.Send(command);
- //4 关闭连接
- socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
- socket.Close();</code>
IoTClient开发3 - ModBusTcp协议客户端实现
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