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MODBUS规约的秘密之五-----如何用C++编写MODBUS规约

article 2024/11/27 11:33:08

根据之前的几篇MODBUS规约介绍，我们发现MODBUS规约是比较简单的一个规约，
在这里插入图片描述
如上图，我们可以看到MODBUS_RTU和MODBUS_TCP之间有共同的部分，因此可以考虑用C++中的继承方式。将上图中的红框部分用一个基类来实现，串口方式和网络方式分别继承自此基类。这样就可以同时实现即支持MODBUS_RTU又支持MODBUS_TCP，相当于将MODBUS分成了应用层和链路层。使用共同的应用层代码维护也比较方便。

基类可以这样写：

class CModbusS
{
public:
    CModbusS();
protected:
    BOOL IsTerminated();
private:
    BOOL m_bIsTerminated;
    CSync sync_Tag;
    bool ProcessSOE();
    bool ProcessYX();
    CSync m_Sync_Event; // 事件队列用互斥
    void AddToEventQueue(TYxValue &signalValue,TSignalAddress &SignalAddr);
    // 读取事件,一次一条
    BOOL ReadEventQuent(TYxValue &signalValue,TSignalAddress &SignalAddr);
    list<TYXData> m_lSOE; // 遥信事件队列
    list<TYXData>::iterator m_itrEventPos;
    BOOL EventQueueEmpty();
    void ActEvent(); // 确认已经发送的事件
public:
    //CModbusS();
    //~CModbusS();
    // 前两个参数,报文和报文实际长度,offset实际报文开始
    // 报文主要用于显示,偏移用于实际解析报文,对于TCP,偏移为7个字节,对于串口,偏移为1个字节,实际都从处理功能码开始
    int AnalyseDiagram(LPBYTE szDiag,int len,int offset=7);
    virtual int WriteTele(LPBYTE szDiag, WORD length)=0;
    void SetStopTag(BOOL bFlag);
    virtual void MainControlS();
    void InitSignalParam();
    virtual void * LinkLayerMain()=0;
    WORD CreateExceptionDiag(LPBYTE szDiag,BYTE btExCode);
};

这个类中主要实现就是分析报文函数AnalyseDiagram，处理都是从功能码开始的，之所以传入全部报文，还是为了打印显示报文用。处理报文不处理报文头和校验码，只处理串口模式和网络模式中的共同部分。
报文报文中需要调用的处理遥信等函数放到了私有函数中。

MainControlS为应用层主处理函数，LinkLayerMain为链路层处理函数，定义为纯虚函数，需要继承实现。

发送报文函数WriteTele也定义为纯虚函数，需要继承实现，基类只负责将需要发送的应用层报文传入，由继承类来增加头尾并进行具体发送。

class CMODBUSSCOM: public CModbusS{
    int WriteTele(LPBYTE szDiag, WORD length);
    void * LinkLayerMain();
    CSerial m_Comm;
    WORD suMod_buildCRC16(
            unsigned char *puchMsg,                /* message to calculate CRC upon */
            unsigned short usDataLen               /* quantity of bytes in message  */
    );
};

以上为MODBUS_RTU的继承实现，主要实现发送函数WriteTele和链路层函数。suMod_buildCRC16这个为计算校验码函数，网上和文档中都有很多具体实现。

class CMODBUSSTCP : public CModbusS{
public:
    CMODBUSSTCP();
    CConnection  *m_conn;
    string m_strCurIP; // 当前连接件的IP
private:

    CNetworking m_myNet;
    void StopListen();
    bool StartListen();
    void CheckConn();
    BYTE m_btSendBuf[SEND_BUF_LEN]; // 发送缓冲


    int WriteTele(LPBYTE szDiag, WORD length);

    void * LinkLayerMain();

};

以上为MODBUS_TCP的继承类定义。同样只需要实现发送函数和链路层函数。由于这里展示是从规约，因此有启动监听和停止监听函数。主规约是类似的，用TCP的连接函数即可。

if(g_ModbussParam.bMODBUSTCP)
            g_ModbussParam.pModbus = new CMODBUSSTCP();
   else
            g_ModbussParam.pModbus = new CMODBUSSCOM();

在main函数中，根据读取配置文件，判断是MODBUS_TCP，还是MODBUS_RTU来实例化不同的类。其中的 pModbus 指针定义如下：
CModbusS *pModbus; // modbus实例

最后创建两个线程，
一个应用层线程，应用线程可以和主线程在一起，也可以单独开一个线程
void * AppThread (void * lparam)
{
CModbusS * pModbuss = (CModbusS*)(lparam);
pModbuss->SetStopTag(FALSE);
pModbuss->MainControlS();
return 0;
}
一个链路层线程
void ProcessModbusSLinkThread(void pParam)
{
CModbusS pModbusLink = reinterpret_cast <CModbusS> (pParam);
return pModbusLink->LinkLayerMain();
}