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using NLog;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace GeneralGommunication
{
public class ModbusRtuServer : IModbusServer
{
public Logger logger = NLog.LogManager.GetCurrentClassLogger();
const byte MB_ERR_LRC = 0x04;//LRC校验出错
const byte MB_ERR_LEN = 0x01;//指令字节数不足
const byte MB_ERR_NUM_0 = 0x02;//寄存器数量=0
const byte MB_ERR_CNT = 0x03;//字节数!=寄存器数量*2
const byte MB_ERR_NOFUNC = 0x05;//没有这个func
ModbusRegReadWriteHandler regRead;
ModbusRegReadWriteHandler regWrite;
Action<IEnumerable<byte>> sendMsg;
//接收缓冲
List<byte> recBuf = new List<byte>();
//System.Timers.Timer timer3d5t;//通讯包的 3.5T 时间间隔。 实际只是 15ms定时而已
System.Threading.Timer timer3d5t;//通讯包的 3.5T 时间间隔。 实际只是 15ms定时而已
public void Init(ModbusRegReadWriteHandler regRead, ModbusRegReadWriteHandler regWrite,
Action<IEnumerable<byte>> sendMsg, out Action<IEnumerable<byte>> recMsg)
{
this.regRead = regRead;
this.regWrite = regWrite;
this.sendMsg = sendMsg;
recMsg = RecMsg;
//timer3d5t = new System.Timers.Timer();
//timer3d5t.Interval = 30;//设得再小也没有用。 它只是用系统的15ms定时器触发而已。
//timer3d5t.AutoReset = false;//触发一次
//timer3d5t.Elapsed += Timer3d5t_Elapsed;
timer3d5t = new System.Threading.Timer(new System.Threading.TimerCallback(Timer3d5t_Elapsed), null, System.Threading.Timeout.Infinite, System.Threading.Timeout.Infinite);
}
private void Timer3d5t_Elapsed(object state)
{
ParsePack();
}
//private void Timer3d5t_Elapsed(object sender, System.Timers.ElapsedEventArgs e)
//{
// ParsePack();
//}
/// <summary>
/// 读寄存器, 返回已经处理的长度
/// </summary>
/// <param name="buf">接收缓冲</param>
/// <param name="startIndex">数据开始序号</param>
/// <param name="len">数据长度</param>
/// <returns></returns>
int Modbus_Func03(IEnumerable<byte> buf, int startIndex, int len, out byte[] sendBuf)
{
//请求
//1. slave address : 1byte
//2. Function : 1byte
//3. Starting Address Hi : 1byte
//4. Starting Address Lo : 1byte
//5. Number of Register Hi : 1byte
//6. Number of Register Lo : 1byte
//7. CRC16 : 2bytes
//响应
//1. slave address : 1byte
//2. Function : 1byte
//3. Number * 2 : 1byte
//下面重复 Number 次
//4. Data Hi : 1byte
//5. Data Lo : 1byte
//6. CRC16 : 2bytes
//example:
//请求
//01 03 00 01 00 01 ?? ??
//响应
//01 03 02 12 34 ?? ??
int req_len = 8;
//buf 从 slave address 开始
if (len < req_len)
{
logger.Error($"REQ 指令字节数不足");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LEN);//指令异常
return len;
}
//CRC
int adu_len = req_len - 2;//去除crc后的数据包长
UInt16 crc = buf.CRC16(startIndex, req_len - 2);
UInt16 rec_crc = buf.ToUInt16_Little_Endian(startIndex + req_len - 2);//CRC 是 小端模式
if (crc != rec_crc)
{
logger.Error($"REQ CRC 校验出错 接收:{rec_crc:X4} 计算:{crc:X4}");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LRC);//指令异常
return len;//指令异常,应该全部删除
}
byte deviceNo = recBuf[0];
UInt16 startAddr = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex + 2);
UInt16 number = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex + 4);
if (number == 0)
{
logger.Error($"REQ 没有任何寄存器");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_NUM_0);//指令异常
return req_len;
}
if (number > 50)//限制数量,因为缓存区不够大
number = 50;
List<byte> midBuf = new List<byte>();
midBuf.Add(deviceNo);
midBuf.Add(0x03);
midBuf.Add((byte)(number * 2));
UInt16[] regValues = new UInt16[number];
bool ret = this.regRead(deviceNo, startAddr, regValues);
if (!ret)
{
//读取失败,没有设备,不用回复
logger.Debug($"REQ 读取失败,没有设备,不用回复");
sendBuf = null;
return req_len;
}
for (int i = 0; i < number; i++)
{
midBuf.AddRange(regValues[i].GetBytes_Big_endian());
}
sendBuf = midBuf.ToArray();
return req_len;
//Modbus_AddCrcAndSend(midBuf);
}
/// <summary>
/// Write Single REG
/// </summary>
/// <param name="buf"></param>
/// <param name="startIndex"></param>
/// <param name="len"></param>
int Modbus_Func06(IEnumerable<byte> buf, int startIndex, int len, out byte[] sendBuf)
{
//协议为
//1. slave address
//2. Function
//3. Starting Address Hi
//4. Starting Address Lo
//5. Data Hi :
//6. Data Lo :
//7. CRC16 : 2bytes
//响应
//1. slave address
//2. Function
//3. Starting Address Hi
//4. Starting Address Lo
//5. Data Hi :
//6. Data Lo :
//7. CRC16 : 2bytes
//example: 下面为 ASCII
//请求
//01 06 00 01 12 34 ?? ??
//响应
//01 06 00 01 12 34 ?? ??
//buf 从 slave address 开始
int req_len = 8;
if (len < req_len)
{
logger.Error($"REQ 指令字节数不足");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LEN);//指令异常
return len;
}
//CRC
int adu_len = req_len - 2;//去除crc后的数据包长
UInt16 crc = buf.CRC16(startIndex, req_len - 2);
UInt16 rec_crc = buf.ToUInt16_Little_Endian(startIndex + req_len - 2);
if (crc != rec_crc)
{
logger.Error($"REQ CRC 校验出错 接收:{rec_crc:X4} 计算:{crc:X4}");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LRC);//指令异常
return len;//指令异常,应该全部删除
}
byte deviceNo = recBuf[0];
UInt16 startAddr = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex+2);
UInt16 regValue = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex+4);
UInt16[] regValues = new UInt16[] { regValue };
bool ret = this.regWrite(deviceNo, startAddr, regValues);
if (!ret)
{
logger.Debug($"REQ 写入失败,没有设备,不用回复");
sendBuf = null;
return req_len;
}
//完成
List<byte> midBuf = new List<byte>();
midBuf.AddRange(buf.Skip(startIndex).Take(6));
sendBuf = midBuf.ToArray();
return req_len;
//Modbus_AddCrcAndSend(midBuf);
}
/// <summary>
/// Write REGs
/// </summary>
/// <param name="buf"></param>
/// <param name="startIndex"></param>
/// <param name="len"></param>
int Modbus_Func10(IEnumerable<byte> buf, int startIndex, int len, out byte[] sendBuf)
{
//协议为
//1. slave address
//2. Function
//3. Starting Address Hi
//4. Starting Address Lo
//5. Number of Register Hi
//6. Number of Register Lo
//7. Byte Count
//8. Data Hi
//9. Data Lo
//10. Data Hi
//11. Data Lo
//12. Data Hi
//13. Data Lo
//14. CRC16 : 2bytes
//响应
//1. slave address
//2. Function
//3. Starting Address Hi
//4. Starting Address Lo
//5. Number of Register Hi
//6. Number of Register Lo
//7. CRC16 : 2bytes
//example: 下面为 ASCII
//请求
//: 01 10 00 01 00 01 02 12 34 ?? ??
//响应
//: 01 10 00 01 00 01 ?? ??
//buf 已经是 ascii转hex 后结果。 从 slave address 开始
int req_len = 9;
if (len < req_len)
{
logger.Error($"REQ 指令字节数不足");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LEN);//指令异常
return len;
}
byte deviceNo = recBuf[0];
UInt16 startAddr = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex + 2);
UInt16 number = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex + 4);
byte cnt = buf.ElementAt(startIndex + 6);
req_len = 9 + cnt;
if (len < req_len)
{
logger.Error($"REQ 指令字节数不足");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LEN);//指令异常
return len;
}
//CRC
int adu_len = req_len - 2;//去除crc后的数据包长
UInt16 crc = buf.CRC16(startIndex, req_len - 2);
UInt16 rec_crc = buf.ToUInt16_Little_Endian(startIndex + req_len - 2);//CRC 是 小端模式
if (crc != rec_crc)
{
logger.Error($"REQ CRC 校验出错 接收:{rec_crc:X4} 计算:{crc:X4}");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_LRC);//指令异常
return len;//指令异常,应该全部删除
}
if (number == 0)
{
//指令异常, 居然没有任何寄存器
logger.Error($"REQ 没有任何寄存器");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_NUM_0);
return req_len;
}
if (cnt != number * 2)
{
//指令异常,字节数!=寄存器数*2
logger.Error($"REQ 字节数!=寄存器数*2");
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(buf, startIndex, MB_ERR_CNT);
return req_len;
}
int index = 7;
UInt16[] regValues = new UInt16[number];
for (int i = 0; i < number; i++)
{
UInt16 regValue = buf.ToUInt16_Big_Endian(startIndex + index);
index += 2;
regValues[i] = regValue;
}
bool ret = this.regWrite(deviceNo, startAddr, regValues);
if (!ret)
{
logger.Debug($"REQ 写入失败,没有设备,不用回复");
sendBuf = null;
return req_len;
}
//完成
List<byte> midBuf = new List<byte>();
midBuf.AddRange(buf.Skip(startIndex).Take(6));
sendBuf = midBuf.ToArray();
return req_len;
//Modbus_AddCrcAndSend(midBuf);
}
byte[] Modbus_DefaultCallback(IEnumerable<byte> buf, int startIndex, byte err)
{
//格式
//Field Name Example(Hex)
//Slave Address 01
//Function 81
//Exception Code 02
List<byte> midBuf = new List<byte>();
midBuf.Add(buf.ElementAt(startIndex + 0));
midBuf.Add((byte)(buf.ElementAt(startIndex + 1) | 0x80));
midBuf.Add(err);
return midBuf.ToArray();
//Modbus_AddCrcAndSend(midBuf);
}
void RecMsg(IEnumerable<byte> buf)
{
//15ms后再处理。
//timer3d5t.Stop();
timer3d5t.Change(System.Threading.Timeout.Infinite, System.Threading.Timeout.Infinite);
recBuf.AddRange(buf);
if (logger.IsDebugEnabled)
{
string msg = recBuf.ToString_Bytes2Hex();
logger.Debug($"REQ {msg}");
}
ParsePack();
//timer3d5t.Start();
timer3d5t.Change(30, System.Threading.Timeout.Infinite);
}
void ParsePack()
{
//只处理最后一条
//address :1byte
//function :1byte
//data :Nbyte
//CRC16 :2bytes
//收到了完成一段数据再判断的
if (recBuf.Count() < 5)
{
//异常 数据太少
recBuf.Clear();
return;
}
while (true)
{
byte func = recBuf[1];
byte[] sendBuf;
int len;
switch (func)
{
//case 0x01:
// Modbus_Func01(buf, adu_len);
// break;
case 0x03:
len = Modbus_Func03(recBuf, 0, recBuf.Count(), out sendBuf);
break;
//case 0x05:
// Modbus_Func05(buf, adu_len);
// break;
case 0x06:
len = Modbus_Func06(recBuf, 0, recBuf.Count(), out sendBuf);
break;
//case 0x0F:
// Modbus_Func0F(buf, adu_len);
// break;
case 0x10:
len = Modbus_Func10(recBuf, 0, recBuf.Count(), out sendBuf);
break;
default:
{
logger.Error($"REQ 不支持功能号");
//全删除
sendBuf = Modbus_DefaultCallback(recBuf, 0, MB_ERR_NOFUNC);//没此func
len = recBuf.Count();
}
break;
}
recBuf.RemoveRange(0, len);
if (recBuf.Count == 0) {
if (sendBuf != null)
{
//把最后一条发送出去
Modbus_AddCrcAndSend(sendBuf);
}
return;
}
}
}
void Modbus_AddCrcAndSend(IEnumerable<byte> buf)
{
//添加 CRC16
UInt16 crc = buf.CRC16(0, buf.Count());
List<byte> sendBuf = new List<byte>();
sendBuf.AddRange(buf);
sendBuf.AddRange(crc.GetBytes_Little_Endian());
if (logger.IsDebugEnabled)
{
string msg = sendBuf.ToString_Bytes2Hex();
logger.Debug($"ACK {msg}");
}
sendMsg?.Invoke(sendBuf);
}
}
}