前言

進過前面兩章的介紹，今天開始正式的實戰，

進制轉換

很多朋友對于進制轉換可能是在剛學計算機的時候有接觸，后來做高級語言開發可能就慢慢忘記了，我們做工控開發的時候需要經常進行進制轉換，這里和大家一起復習下，
一個位元組等8位（1byte = 8bit），可以存盤2^8（0-255）共計256個數字，所以我們要對8、256等數字要敏感，
int16（short）, int32（int）, int64（long）分別是占用2個位元組、4個位元組、8個位元組，Single（float）也是占用4個位元組，

bool       System.Boolean (布爾型，其值為 true 或者 false)
byte       System.Byte    (位元組型，占 1 位元組，表示 8 位正整數，范圍 0 ~ 255)
sbyte      System.SByte   (帶符號位元組型，占 1 位元組，表示 8 位整數，范圍 -128 ~ 127)
char       System.Char    (字符型，占有 2 個位元組，表示 1 個 Unicode 字符)
short      System.Int16   (短整型，占 2 位元組，表示 16 位整數，范圍 -32,768 ~ 32,767)
ushort     System.UInt16  (無符號短整型，占 2 位元組，表示 16 位正整數，范圍 0 ~ 65,535)
uint       System.UInt32  (無符號整型，占 4 位元組，表示 32 位正整數，范圍 0 ~ 4,294,967,295)
int        System.Int32   (整型，占 4 位元組，表示 32 位整數，范圍 -2,147,483,648 到 2,147,483,647)
float      System.Single  (單精度浮點型，占 4 個位元組)
ulong      System.UInt64  (無符號長整型，占 8 位元組，表示 64 位正整數)
long       System.Int64   (長整型，占 8 位元組，表示 64 位整數)
double     System.Double  (雙精度浮點型，占8 個位元組)

接著我們來看其他進制轉十進制的計算

十進制轉十進制  
1263 = 1*10^3 + 2*10^2 + 6*10^1 + 3*10^0 = 1000 + 200 + 60 + 3 = 1263
二進制轉十進制 
1001 = 1*2^3 + 0*2^2 + 0*2^1 + 1*2^0 = 8 + 0 + 0 + 1 = 9 
十六進制轉十進制 
3245 = 3*16^3 + 2*16^2 + 4*16^1 + 5*16^0 = 3*4096 + 2*256 + 4*16 + 5 = 12869

十進制轉二進制

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

以上位二進制位能存盤最大十進制數，所以我們反過來也可以對照把十進制轉二進制，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，，，

所以最好轉成二進制是：0101 0110

二進制轉十六進制

我們用二進制 0101 0110來演示，也就是上面十進制的86，

當然，你最好用計算器驗證下

ModBusTcp協議介紹

我們在對進制轉換進行復習過后，接下來講ModBusTcp協議，
ModBus協議是現在工控里面用的比較多比較通用的一種協議，什么可靠啊、簡單啊等等一些優點就不說了，直接入正題，
ModBus分為RTU、ASCII、TCP三種方式進行通信，今天我們只講TCP，
在ModBus里面有站號、功能碼、暫存器地址等概念，

站號：多設備的標識號
功能碼：一些功能的標識號
功能碼詳解：

01：讀線圈
02：讀離散量
03：讀保持暫存器（每個暫存器含有兩個位元組）
04：讀輸入暫存器
05：寫單個線圈
06：寫單個暫存器
15：用于寫多個線圈
16：寫多個暫存器

ModBusTcp報文分析

協議的理解和實作主要就是要對協議報文理解，（注意：以下報文資料都是十六進制）

資料【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 代表是基于tcp/ip協議的modbus
00 06 標識后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)

資料【讀取-回應報文】（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(復制的客戶端發的，配件檢驗)
00 00 代表是基于tcp/ip協議的modbus(復制的客戶端發的)
00 05 為當前位置到最后的長度
02 表示站號地址(復制的客戶端發的)
03 為功能碼(復制的客戶端發的)

第二次獲取的報文：02 00 20

02 位元組個數
00 20 回應的資料

資料【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 代表是基于tcp/ip協議的modbus
00 09 從本位元組下一個到最后
02 站號
10 功能碼（轉十進制就是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（轉十進制為32）

資料【寫入-回應報文】：19 B2 00 00 00 06 02 10 00 04 00 01

和請求報文的區別

沒有了請求報文的資料值
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

ModBusTcp對暫存器的讀取

有了上面的三個報文做參考，我們就可以用Socket來實作ModBusTcp協議了，其實協議就是按照報文的規定來，也沒有想的那么復雜，和我們前面實作的聊天通訊軟體區別不大，
第一步，我們先實作資料讀取報文的組裝：

/// <summary>
/// 獲取讀取命令（此方法傳入引數后就可以得到類似19 B2 00 00 00 06 02 03 00 04 00 01這樣的請求報文）
/// </summary>
/// <param name="address">暫存器起始地址</param>
/// <param name="stationNumber">站號</param>
/// <param name="functionCode">功能碼</param>
/// <param name="length">讀取長度</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發出的檢驗資訊
    buffer[2] = 0x00;
    buffer[3] = 0x00;//表示tcp/ip 的協議的modbus的協議
    buffer[4] = 0x00;
    buffer[5] = 0x06;//表示的是該位元組以后的位元組長度

    buffer[6] = stationNumber;  //站號
    buffer[7] = functionCode;   //功能碼
    buffer[8] = BitConverter.GetBytes(address)[1];
    buffer[9] = BitConverter.GetBytes(address)[0];//暫存器地址
    buffer[10] = BitConverter.GetBytes(length)[1];
    buffer[11] = BitConverter.GetBytes(length)[0];//表示request 暫存器的長度(暫存器個數)
    return buffer;
}

第二步，就是建立我們的Socket連接，并發送請求報文

//1 創建Socket
var socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

//2 建立連接
socket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), 埠));

//3 獲取命令[組裝請求報文]（暫存器起始地址：4、站號：2、功能碼：3、讀取暫存器長度：1）
byte[] command = GetReadCommand(4, 2, 3, 1);

//4 發送命令
socket.Send(command);

第三步，決議回應報文，得到資料值

//5 讀取回應
byte[] buffer1 = new byte[8];//先讀取前面八個位元組（Map報文頭）
socket.Receive(buffer1, 0, buffer1.Length, SocketFlags.None);

//5.1 獲取將要讀取的資料長度
int length = buffer1[4] * 256 + buffer1[5] - 2;//減2是因為這個長度資料包括了單元識別符號和功能碼，占兩個位元組

//5.2 讀取資料
byte[] buffer2 = new byte[length];
var readLength2 = socket.Receive(buffer2, 0, buffer2.Length, SocketFlags.None);

byte[] buffer3 = new byte[readLength2 - 1];
//5.3  過濾第一個位元組（第一個位元組代表資料的位元組個數）
Array.Copy(buffer2, 1, buffer3, 0, buffer3.Length);
var buffer3Reverse = buffer3.Reverse().ToArray();
var value = https://www.cnblogs.com/zhaopei/p/BitConverter.ToInt16(buffer3Reverse, 0);

//6 關閉連接
socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
socket.Close();

ModBusTcp對暫存器的寫入

對于資料寫入就更簡單了，
第一步，組裝請求報文

/// <summary>
/// 獲取寫入命令
/// </summary>
/// <param name="address">暫存器地址</param>
/// <param name="values"></param>
/// <param name="stationNumber">站號</param>
/// <param name="functionCode">功能碼</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;//檢驗資訊，用來驗證response是否串資料了           
    buffer[4] = BitConverter.GetBytes(7 + values.Length)[1];
    buffer[5] = BitConverter.GetBytes(7 + values.Length)[0];//表示的是header handle后面還有多長的位元組

    buffer[6] = stationNumber; //站號
    buffer[7] = functionCode;  //功能碼
    buffer[8] = BitConverter.GetBytes(address)[1];
    buffer[9] = BitConverter.GetBytes(address)[0];//暫存器地址
    buffer[10] = (byte)(values.Length / 2 / 256);
    buffer[11] = (byte)(values.Length / 2 % 256);//寫暫存器數量(除2是一個暫存器兩個位元組，暫存器16位，除以256是byte最大存盤255，)              
    buffer[12] = (byte)(values.Length);          //寫位元組的個數
    values.CopyTo(buffer, 13);                   //把目標值附加到陣列后面
    return buffer;
}

第二步，建立Socket連接，并發送報文

//1 創建Socket
var socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);

//2 建立連接
socket.Connect(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), 埠));

//值的轉換
short value = https://www.cnblogs.com/zhaopei/p/32;
var values = BitConverter.GetBytes(value).Reverse().ToArray();

//3 獲取并發送命令（暫存器起始地址、站號、功能碼）
var command = GetWriteCommand(4, values, 2, 16);
socket.Send(command);

//4 關閉連接
socket.Shutdown(SocketShutdown.Both);
socket.Close();

結束

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參考1：https://www.cnblogs.com/any91/p/3530540.html
參考2：https://www.cnblogs.com/DreamRecorder/p/9081134.html
demo：https://github.com/zhaopeiym/BlogDemoCode/tree/master/IoTClient/ModbusTCP
完整實作：https://github.com/zhaopeiym/IoTClient

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/net/98047.html

標籤：.NET Core

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