Modbus TCP Slave
这篇文章是接着我上一篇文章的。Modbus在Android上的应用之Modbus TCP Master
之前做了很多项目都是在用Master，Android端做主站，去读下面PLC数据。但是网上关于Android端做从站的案例很少，资料就更不用提了，几乎都是纸上谈兵，没有用代码实现的。
既然是做Slave，被其他Master读取数据，那么肯定要理解下面这四种寄存器：
前提：知道bit，byte和word的区别：bit------------位，byte---------字节，word--------字
1字 = 2字节（1 word = 2byte）, 1字节 = 8位 （1 byte = 8 bit）
- 线圈寄存器：
一个线圈寄存器相当于一个bit，也相当于一个开关量，反映的是状态信号，如开关开、合，就是0或1。每一个bit对应一个信号的开关状态，所以一个byte就可以同时控制8路的信号开关状态，一个word就可以同时控制16路的信号开关状态。线圈寄存器是支持读写的，在常用公共功能代码里面，读单个或者多个线圈寄存器功能码是0x01，写单个线圈寄存器功能码0x05 ，写多个线圈寄存器功能码是0x0f。
线圈寄存器（DO）Modbus地址范围：00000~09999
- 离散输入寄存器（也可以叫数字量输入寄存器）：
离散输入寄存器相当于线圈寄存器的只读模式，它也是每个bit表示一个开关量，而他的开关量只能读取输入的开关信号，是不能够写的。比如我读取外部按键的按下还是松开。所以功能码也简单就一个读的0x02。
离散输入寄存器（DI）Modbus地址范围：10000~19999
- 保持寄存器：
一个保持寄存器相当于一个word，也就是两个byte，用来存放具体的数据量的，比如存放温度设定值，保持寄存器是支持读写的，读单个或者多个保持寄存器功能码是0x03，写单个保持寄存器功能码是0x06，写多个保持寄存器功能码是0x10。
保持寄存器（AO）Modbus地址范围：40000~49999
- 输入寄存器：
输入寄存器相当于保持寄存器的只读模式，一个寄存器也是占用2byte空间，但是存放的数据量只能被读取，比如存放室内实际温度值，所以它的功能码也只有一个读的0x04。
输入寄存器（AI）Modbus地址范围：30000~39999
Android端如何实现？
首先是添加网络权限：
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
- 使用ModbusTCP这个库，添加依赖
在工程的build.gradle添加
allprojects {
repositories {
......
maven { url 'https://jitpack.io' }
}
}
- 在app/build.gradle添加
implementation 'com.github.hwx95:ModbusTCP:v1.1'
- 准备过程映像
SimpleProcessImage spi = new SimpleProcessImage();
- 添加寄存器
//线圈寄存器（DO）
spi.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(true));
spi.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(true));
spi.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(true));
spi.addDigitalOut(new SimpleDigitalOut(true));
//离散输入寄存器（DI）
spi.addDigitalIn(new SimpleDigitalIn(false));
spi.addDigitalIn(new SimpleDigitalIn(true));
spi.addDigitalIn(new SimpleDigitalIn(false));
spi.addDigitalIn(new SimpleDigitalIn(true));
//保持寄存器（AO）
spi.addRegister(new SimpleRegister(251));
spi.addRegister(new SimpleRegister(13));
spi.addRegister(new SimpleRegister(26));
spi.addRegister(new SimpleRegister(240));
//输入寄存器（AI）
spi.addInputRegister(new SimpleInputRegister(45));
spi.addInputRegister(new SimpleInputRegister(210));
spi.addInputRegister(new SimpleInputRegister(75));
spi.addInputRegister(new SimpleInputRegister(39));
- 创建耦合器
ModbusCoupler.getReference().setProcessImage(spi);
ModbusCoupler.getReference().setMaster(false);//默认是true，这里需要设置为false
ModbusCoupler.getReference().setUnitID(1);//从站地址
- 创建ModbusTCPListener，监听数据交换
/**
* 网络操作相关的子线程
*/
Runnable networkTask = new Runnable() {
@Override
public void run() {
listener = new ModbusTCPListener(3);
//Android 1024 以下端口属于系统端口，需要root权限
listener.setPort(port);//port=1025也是可以的
listener.start();
}
};
//线程启动，整个创建过程全部完成
new Thread(networkTask).start();
- Slave自身寄存器的操作（读取和写值）
//寄存器地址，从0开始，等于之前add的顺序
int registerAddress = 0;
//线圈寄存器（DO）
DigitalOut digitalOut = spi.getDigitalOut(registerAddress);
//读值
boolean readDigitalOut = digitalOut.isSet();
//写值
digitalOut.set(true);
//离散输入寄存器（DI）
DigitalIn digitalIn = spi.getDigitalIn(registerAddress);
//只能读值，不能写值
boolean readDigitalIn = digitalIn.isSet();
//保持寄存器（AO）
Register register = spi.getRegister(registerAddress);
//读值
int readRegisterInt = register.getValue();//int类型
int readRegisterUnsignedShort = register.toUnsignedShort();//无符号整型
short readRegisterShort = register.toShort();//short类型
byte[] readRegisterBytes = register.toBytes();//byte[]类型
//写值
//int类型
register.setValue(26);
//short类型
short s = 56;
register.setValue(s);
//byte[]类型
byte[] bytes = new byte[] {1, 1};
register.setValue(bytes);
//输入寄存器（AI）
InputRegister inputRegister = spi.getInputRegister(registerAddress);
//只能读值，不能写值
int readInputRegisterInt = inputRegister.getValue();//int类型
int readInputRegisterUnsignedShort = inputRegister.toUnsignedShort();//无符号整型
short readInputRegisterShort = inputRegister.toShort();//short类型
byte[] readInputRegisterBytes = inputRegister.toBytes();//byte[]类型
由于离散输入寄存器和输入寄存器这两种寄存器都是只读模式，如果想修改寄存器里面的数值，应该怎么办呢？可以按照我下面的办法：
//举个例子，修改第3个输入寄存器里面的数值，离散输入寄存器原理相同
int index = 2;//因为是从0开始，所以寄存器下标为2
int newValue = 28;
SimpleInputRegister simpleInputRegister = new SimpleInputRegister(newValue);
spi.setInputRegister(index, simpleInputRegister);
写到这里，Android端基本就可以实现一个简单的Modbus TCP Slave了。
监听Master发送过来的报文
整个TCP网络处理都在TCPConnectionHandler这个类里面
......
public void run() {
try {
do {
//1. read the request
ModbusRequest request = m_Transport.readRequest();
//System.out.println("Request:" + request.getHexMessage());
ModbusResponse response = null;
//test if Process image exists
if (ModbusCoupler.getReference().getProcessImage() == null) {
response =
request.createExceptionResponse(Modbus.ILLEGAL_FUNCTION_EXCEPTION);
} else {
response = request.createResponse();
}
/*DEBUG*/
if (Modbus.debug) System.out.println("Request:" + request.getHexMessage());
if (Modbus.debug) System.out.println("Response:" + response.getHexMessage());
//System.out.println("Response:" + response.getHexMessage());
m_Transport.writeMessage(response);
} while (true);
} catch (ModbusIOException ex) {
if (!ex.isEOF()) {
//other troubles, output for debug
ex.printStackTrace();
}
} finally {
try {
m_Connection.close();
} catch (Exception ex) {
//ignore
}
}
}//run
......
重点是上面这一段代码，我举个例子，如果想监听到Master对Slave进行了写值操作，可以这么做：
看过我上一篇文章的同学，对于Modbus TCP报文应该是非常熟悉的，功能码的位置是在MBAP报文头的后面，由于MBAP报文头的长度是固定的，所以可以推算出功能码的下标是21和22。
//获取Master发过来的网络请求
String requestStr = request.getHexMessage();
//写单个保持寄存器
if (requestStr.charAt(22) == '6') {
//TODO 根据业务处理
//例如发送广播，让广播接收者处理
mIntent.putExtra("isWriteMultiple", false);
mIntent.putExtra("request", requestStr);
mContext.sendBroadcast(mIntent);
} else if (requestStr.charAt(21) == '1') {//写多个保持寄存器
//TODO 根据业务处理
//例如发送广播，让广播接收者处理
mIntent.putExtra("isWriteMultiple", true);
mIntent.putExtra("request", requestStr);
mContext.sendBroadcast(mIntent);
}
写到最后感谢这个库的作者。GitHub地址
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