C#使用TCPIP与ModBus进行通讯.docx
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C#使用TCPIP与ModBus进行通讯
C#使用TCPIP与ModBus进行通讯
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&操作符来取其地址，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:
unsafe
2:
{
3:
inttester=1;
4:
boollittleEndian=（*（byte*）（&tester））==（byte）1;
5:
}
3.2整数/浮点数转换成Byte数组
.Net提供了现成的API，可以BitConverter.GetBytes（value）和BitConverter.ToXXOO（Byte[]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:
publicclassValueHelper//Big-Endian可以直接转换
2:
{
3:
publicvirtualByte[]GetBytes（intvalue）
4:
{
5:
returnBitConverter.GetBytes（value）;
6:
}
7:
publicvirtualintGetInt（byte[]data）
8:
{
9:
returnBitConverter.ToInt32（data,0）;
10:
}
11:
}
12:
13:
internalclassLittleEndianValueHelper:
ValueHelper//Little-Endian，转换时需要做翻转处理。
14:
{
15:
publicoverrideByte[]GetBytes（intvalue）
16:
{
17:
returnthis.Reverse（BitConverter.GetBytes（value））;
18:
}
19:
publicvirtualintGetInt（byte[]data）
20:
{
21:
returnBitConverter.ToInt32（this.Reverse（data）,0）;
22:
}
23:
privateByte[]Reverse（Byte[]data）
24:
{
25:
Array.Reverse（data）;
26:
returndata;
27:
}
28:
}
4.事务标识和缓冲处理
4.1TransactionIdentifier
上面2.2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串。
在程序中，可以可以用一个变量及记录该标识：
1:
privatebytedataIndex=0;
2:
3:
protectedbyteCurrentDataIndex
4:
{
5:
get{returnthis.dataIndex;}
6:
}
7:
8:
protectedbyteNextDataIndex（）
9:
{
10:
return++this.dataIndex;
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。
4.2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，或者数据串包等异常情况下，Client不能确定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MBAPHeader+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
5.1类图结构：
5.2使用示例
（1）写入数据：
1:
this.Wrapper.Send（Encoding.ASCII.GetBytes（this.tbxSendText.Text.Trim（）））;
2:
3:
publicoverridevoidSend（byte[]data）
4:
{
5:
//[0]:
填充0，清掉剩余的寄存器
6:
if（data.Length<60）
7:
{
8:
varinput=data;
9:
data=newByte[60];
10:
Array.Copy（input,data,input.Length）;
11:
}
12:
this.Connect（）;
13:
Listvalues=newList（255）;
14:
15:
//[1].WriteHeader：
MODBUSApplicationProtocolheader
16:
values.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（this.NextDataIndex（）））;//1~2.（TransactionIdentifier）
17:
values.AddRange（newByte[]{0,0}）;//3~4:
ProtocolIdentifier,0=MODBUSprotocol
18:
values.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（（byte）（data.Length+7）））;//5~6:
后续的Byte数量
19:
values.Add（0）;//7:
UnitIdentifier:
Thisfieldisusedforintra-systemroutingpurpose.
20:
values.Add（（byte）FunctionCode.Write）;//8.FunctionCode:
16（WriteMultipleRegister）
21:
values.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（StartingAddress））;//9~10.起始地址
22:
values.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（（short）（data.Length/2）））;//11~12.寄存器数量
23:
values.Add（（byte）data.Length）;//13.数据的Byte数量
24:
25:
//[2].增加数据
26:
values.AddRange（data）;//14~End:
需要发送的数据
27:
28:
//[3].写数据
29:
this.socketWrapper.Write（values.ToArray（））;
30:
31:
//[4].防止连续读写引起前台UI线程阻塞
32:
Application.DoEvents（）;
33:
34:
//[5].读取Response:
写完后会返回12个byte的结果
35:
byte[]responseHeader=this.socketWrapper.Read（12）;
36:
}
（2）读取数据：
1:
this.tbxReceiveText.Text=Encoding.ASCII.GetString（this.Wrapper.Receive（））;
2:
3:
publicoverridebyte[]Receive（）
4:
{
5:
this.Connect（）;
6:
ListsendData=newList（255）;
7:
8:
//[1].Send
9:
sendData.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（this.NextDataIndex（）））;//1~2.（TransactionIdentifier）
10:
sendData.AddRange（newByte[]{0,0}）;//3~4:
ProtocolIdentifier,0=MODBUSprotocol
11:
sendData.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（（short）6））;//5~6:
后续的Byte数量（针对读请求，后续为6个byte）
12:
sendData.Add（0）;//7:
UnitIdentifier:
Thisfieldisusedforintra-systemroutingpurpose.
13:
sendData.Add（（byte）FunctionCode.Read）;//8.FunctionCode:
3（ReadMultipleRegister）
14:
sendData.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（StartingAddress））;//9~10.起始地址
15:
sendData.AddRange（ValueHelper.Instance.GetBytes（（short）30））;//11~12.需要读取的寄存器数量
16:
this.socketWrapper.Write（sendData.ToArray（））;//发送读请求
17:
18:
//[2].防止连续读写引起前台UI线程阻塞
19:
Application.DoEvents（）;
20:
21:
//[3].读取ResponseHeader:
完后会返回8个byte的ResponseHeader
22:
byte[]receiveData=this.socketWrapper.Read（256）;//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
23:
shortidentifier=（short）（（（（short）receiveData[0]）<<8）+receiveData[1]）;
24:
25:
//[4].读取返回数据：
根据ResponseHeader，读取后续的数据
26:
if（identifier!
=this.CurrentDataIndex）//请求的数据标识与返回的标识不一致，则丢掉数据包
27:
{
28:
returnnewByte[0];
29:
}
30:
bytelength=receiveData[8];//最后一个字节，记录寄存器中数据的Byte数
31:
byte[]result=newbyte[length];
32:
Array.Copy（receiveData,9,result,0,length）;
33:
returnresult;
34:
}
（3）测试发送和读取：
ModBus-TCPClientTool（可以从网上下载，用来测试）中，可以点击“EditValues”，修改寄存器中的值；然后再在测试程序中，点击“接收”，可以解析到修改后的值。
这里只是测试发送和接收字符串，如果需要处理复杂的数字/字符串组合啥的，就需要自己定义数据格式和解析方式了。
5.3代码下载
CSharpModBusExample
标签:
ModBus,大小端,TCP/IP,Socket缓冲区
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