modbus协议转换（待定版）

由蓝权山创建, 最后修改于12月 25, 2024

本文为实现modbus协议转换提供技术上的总体思路，具体实现需根据实际情况来确定。

需求说明

FSU对南向设备进行数据采集、控制，进行协议转换，对上层平台提供modbus协议来读写南向设备，屏蔽底层南向设备的交互细节，实现上层平台与底层南向设备协议间的解耦。

协议生成：
平台层使用的是一份由GatewayServer自动化生成的modbus协议文档
协议配置：
GatewayServer支持web配置modbus协议
协议实现：
modbus要同时支持tcp和rtu

需求拆分

协议生成

数据定义

    uint32_t regAddr;   //寄存器地址
    uint16_t regNum;    //单个meter包含的寄存器数量
    int regSize;        //寄存器总个数（这一轮里面,-1时表示无效）
    CData deviceID;     //设备id
    bool meterBit = false;  //meter是否是一个bit对应一个量（如果是的话，regNum和regSize都必须为1）
    int meterBitSize;   //meterBit为true时才有效（有效时指定有效的bit位个数）
    CData type;         //解析的数据类型
    double factor;      //当前的数值需要乘以多少
    CData access;       //读写权限
    bool def = false;   //是否有默认值（默认值为false）
    double defVal;      //如果有，默认值为多少
    bool range = false; //数据是否有数据范围（默认为false）
    double rangeMin;    //如果有范围，此范围的最小值
    double rangeMax;    //如果有范围，此范围的最大值

    //下面这两个只有主meter才会有此字段
    bool distance = false;  //是否有距离间隔
    int distanceVal;    //如果有，每组meterList之间间隔的寄存器值是多少
    int step = 1000;    //量id之间的变化基数（默认为1000）
    int highLowPos = -1;    //解析方式是否按高16位和低16位解析(小于0表示不按照高低位解析，0表示低16位，1表示高16位)

协议格式

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<version>1.00</version>
<devices>
	<!-- 系统状态r -->
	<device deviceId="5000001" name="系统状态">
		<meter regAddr="0" regNum="1" regSize="1" meterID="312005001" meterBit="false" meterBitSize="0" type="u16" factor="1" access="r" default="true" defaultVal="1" range="false" rangeMin="0.1" rangeMax="10.0" distance="false" distanceVal="0"/>
		<meterList>
			<meter regAddr="1" regNum="1" regSize="1" meterID="312006001" meterBit="false" meterBitSize="0" type="u16" factor="1" access="r" default="false" defaultVal="0" range="false" rangeMin="0.1" rangeMax="10.0" step="1"/>
		</meterList>
	</device>
</devices>

协议配置

页面原型（草稿）

在配置管理增加Modbus配置入口。

进入配置页面，根据实际需要增加对应的前端功能。

协议实现

GatewayServer解析xml配置文件，将xml配置文件包含的量存放到缓存中，采取定时获取meter值和订阅meter值变更时间的方式更新数据，并将值同步到Modbus的寄存器。

根据web页面是否开启tcp、rtu服务，来启动tcp、rtu子模块。

无标签

5 评论

XiongYong 发表：
看完协议实现的是使用Modbus RTU over TCP和 Modbus TCP来进行平台接入，需要平台与网关之间配置的同步(平台要解析，网关要生成Modbus 寄存器的点位，要保证平台与网关之间的一致性)，如下图所示
Modbus RTU over TCP/Modbus TCP 的数据端一般是从机，即网关是从机，平台是主机，在实现上可能需要网关发起连接，再由平台来请求，除连接外其他按照标准的 Modbus 实现即可；
Modbus 的设备地址、寄存器与网关上设备和量的映射关系设置；
实现的协议是在 TCP 连接上，TCP 是明文传输，需要考虑是否基于 TLS 的连接进行传输。
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- 12月 25, 2024

xie 发表：

项目计划说明

模块划分	功能明细	预估时间	当前进度	说明
主机、从机功能支持	1、modbus tcp主机功能 2、modbus tcp从机功能 3、modbus rtu主机功能 4、modbus rtu从机功能	2025/03/11	1、已完成，已自测 2、已完成，未自测 3、已完成，已自测 4、已完成，已自测
网关控制下发	1、网关配置modbus协议及主从机 2、网关配置寄存器信息 3、数据存储	2025/03/21	1、已完成，已自测 2、已完成，已自测 3、已完成，已自测
数据解析及同步更新	1、解析本地xml配置项 2、解析网关下发的配置，将其缓存到某个数据结构中 3、根据解析的配置，将网关上的数据同步更新到modbus寄存器中	2025/03/28	1、已完成，已自测 2、已完成，已自测 3、已完成，未自测	web的功能可能需要姚工帮忙开发
平台控制下发	1、定义与平台交互的接口及字段 2、将网关配置项与平台同步	2025/04/11	1、已自测，无需额外开发 2、已自测，无需额外开发	平台的功能可能需要平台那边帮忙开发
模块功能整合	1、模块功能整合	2025/04/14	1、已完成
项目优化及总结	1、项目评审、优化、测试及bug验证 2、线上环境验证及bug修改	2025/05/09		项目验证可能需要李工或陈工帮忙验证

永久链接

xie 发表：
web网关下发json，控制协议类型相关的字段如下：
｛
"isOnModbusRtuSer":1, //是否开启rtuServer（0不开启，1开启）
"isOnModbusRtuCli":1, //是否开启rtuClient（0不开启，1开启）
"isOnModbusTcpSer":0, //是否开启tcpServer（0不开启，1开启）
"isOnModbusTcpCli":0, //是否开启tcpClient（0不开启，1开启）
"rtuServer": {
"device": "串口设备名称",
"baud": 9600,
"parity": "N", //"N"：无奇偶校验， "O"：奇校验，"E"：偶校验
"dataBit": 8,
"stopBit": 1
},
"rtuClient": {
"device": "串口设备名称2",
"baud": 9600,
"parity": "N", //"N"：无奇偶校验， "O"：奇校验，"E"：偶校验
"dataBit": 8,
"stopBit": 1
},
"tcpServer":{
"ip": "0.0.0.0", //ip和端口
"port": 502
},
"tcpClient":{
"ip": "192.168.1.100", //ip和端口
"port": 502
}
｝
web网关下发json，获取、配置相关的字段如下：
[
{
"devName": "Device2",
"deviceId": "0",
"configs": [
{
"meterId": "0",
"regAddr": 1000,
"regNum": 10,
"regSize": -1,
"type": "uint16",
"factor": 1.0,
"access": "r", //这个字段只有"r"和"rw"两种可选值
"def": false,
"defVal": 0.0,
"range": false,
"rangeMin": 0.0,
"rangeMax": 0.0,
"step": 1000,
"highLowPos": -1
}
]
}
]

数据定义修改如下：
uint16_t regAddr; //寄存器地址
uint16_t regNum; //单个meter包含的寄存器数量
int regSize = -1; //寄存器总个数（这一轮里面,-1时表示无效）
CData deviceId = "0"; //设备id
CData meterId = "0"; //meterId(读的meterId)
std::string type; //解析的数据类型
double factor; //当前的数值需要乘以多少
std::string access; //读写权限
bool def = false; //是否有默认值（默认值为false）
double defVal; //如果有，默认值为多少
bool range = false; //数据是否有数据范围（默认为false）
double rangeMin; //如果有范围，此范围的最小值
double rangeMax; //如果有范围，此范围的最大值
int step = 1000; //量id之间的变化基数（默认为1000）
int highLowPos = -1; //解析方式是否按高16位和低16位解析(小于0表示不按照高低位解析，0表示低16位，1表示高16位)

数据类型：type的字段值有：str（字符串）、s16（int16_t）、u16（uint16_t）、hl（high 8 bit or low 8 bit）、bit（bit位）
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- 4月 16, 2025
xie 发表：
与web交互的四个接口验证如下：

1、Get请求协议选择的数据：
URL：http://192.168.1.113/jscmd/getModbusChoose
回复Body：
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "null",
"id": "null",
"result": {
"isOnModbusRtuSer": 0,
"isOnModbusRtuCli": 0,
"isOnModbusTcpSer": 1,
"isOnModbusTcpCli": 1,
"tcpServer": {
"ip": "192.168.1.100",
"port": 502
},
"tcpClient": {
"ip": "",
"port": 0
}
}
}

2、Post设置协议选择的数据：
URL：http://192.168.1.113/jscmd/setModbusChoose
请求Body：
{
"jsonrpc":"2.0",
"method":"webrpc",
"id":1,
"params": {
"isOnModbusRtuSer": 0,
"isOnModbusRtuCli": 0,
"isOnModbusTcpSer": 1,
"isOnModbusTcpCli": 1,
"tcpServer": {
"ip": "192.168.1.100",
"port": 502
},
"tcpClient": {
"ip": "",
"port": 0
}
}
}
回复Body：
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "null",
"id": "null",
"result": "true"
}

3、Get获取配置信息：
URL：http://192.168.1.113/jscmd/getDeviceList
回复Body：
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "null",
"id": "null",
"result": [
{
"devName": "系统状态",
"deviceId": "5000001",
"configs": [
{
"meterId": "312006001",
"regAddr": 1,
"regNum": 1,
"regSize": 1,
"type": "u16",
"factor": 1,
"access": "r",
"def": 0,
"defVal": 0,
"range": 0,
"rangeMin": 0.1,
"rangeMax": 10,
"step": 1000,
"highLowPos": 0
},
{
"meterId": "312002001",
"regAddr": 2,
"regNum": 1,
"regSize": 1,
"type": "u16",
"factor": 1,
"access": "r",
"def": 0,
"defVal": 0,
"range": 0,
"rangeMin": 0.1,
"rangeMax": 10,
"step": 1000,
"highLowPos": 0
}
]
}
]
}

4、Post修改配置信息：
URL：http://192.168.1.113/jscmd/updateDeviceList
请求Body：
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "null",
"id": "null",
"params": [
{
"devName": "系统状态",
"deviceId": "5000001",
"configs": [
{
"meterId": "312006002",
"regAddr": 1,
"regNum": 1,
"regSize": 1,
"type": "u16",
"factor": 1,
"access": "r",
"def": 0,
"defVal": 0,
"range": 0,
"rangeMin": 0.1,
"rangeMax": 10,
"step": 1000,
"highLowPos": 0
},
{
"meterId": "312002001",
"regAddr": 2,
"regNum": 1,
"regSize": 1,
"type": "u16",
"factor": 1,
"access": "r",
"def": 0,
"defVal": 0,
"range": 0,
"rangeMin": 0.1,
"rangeMax": 10,
"step": 1000,
"highLowPos": 0
}
]
}
]
}
回复Body：
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "null",
"id": "null",
"result": "true"
}
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- 4月 16, 2025
xie 发表：
{
  "jsonrpc":"2.0",
  "method":"webrpc",
  "id":1,
  "params": {
  "isOnModbusRtuSer": 0,
  "isOnModbusRtuCli": 0,
  "isOnModbusTcpSer": 1,
  "isOnModbusTcpCli": 1,
  "tcpServer": {
  "ip": "192.168.1.100",
  "port": 502
},
  "tcpClient": {
  "ip": "",
  "port": 0
}
}
}
将ip字段修改为“nic”，表示网卡（不使用ip了）
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- 6月 30, 2025
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web网关下发json，控制协议类型相关的字段如下：

web网关下发json，获取、配置相关的字段如下：

数据定义修改如下：

xie 发表：

与web交互的四个接口验证如下：

1、Get请求协议选择的数据：

2、Post设置协议选择的数据：

3、Get获取配置信息：

4、Post修改配置信息：

xie 发表：