Tips
Modbus設(shè)備可以使用云端輪詢和邊緣網(wǎng)關(guān)兩種方案
一、云端輪詢實(shí)現(xiàn)
- 方案實(shí)現(xiàn)原因：普通的dtu或模組一般只有實(shí)現(xiàn)mqtt或tcp的透?jìng)鞴δ?，如果設(shè)備使用modbus協(xié)議，不外加邊緣網(wǎng)關(guān)的情況，modbus協(xié)議的設(shè)備數(shù)據(jù)不會(huì)主動(dòng)上報(bào)，因此云端根據(jù)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的采集點(diǎn)模板，組裝modbus讀指令下發(fā)到對(duì)應(yīng)的設(shè)備，進(jìn)行modbus輪詢。
- 由于設(shè)備上報(bào)modbusRTU報(bào)文沒有寄存器標(biāo)記位，需要標(biāo)記報(bào)文。
- 目前采用的標(biāo)記方式是加給線程加redis鎖，，等待設(shè)備返回報(bào)文。報(bào)文如下：
實(shí)現(xiàn)方式如下：
Modbus協(xié)議的解碼編碼
1. 平臺(tái)代碼
在fastBee平臺(tái)中，后端對(duì)該報(bào)文的解碼編碼在下圖所示位置
2.注解實(shí)現(xiàn)解碼編碼
在平臺(tái)中 ，封裝了一套以注解方式解碼編碼硬件設(shè)備報(bào)文的基礎(chǔ)包，針對(duì)各種各樣的硬件設(shè)備報(bào)文，都可以使用這種注解方式去實(shí)現(xiàn)解碼編碼，
減少后端開發(fā)人員在報(bào)文數(shù)據(jù)解碼編碼中繁瑣的問(wèn)題。
下面看下對(duì)應(yīng)封裝了一層的 **“包裝的modbus協(xié)議” ，**使用注解方式如何做到解碼編碼
首先看下注解 @Column的字段如何定義：
這里使用字段
- length 指定類型長(zhǎng)度
- version 這里用于區(qū)分是下發(fā)的報(bào)文還是上報(bào)的報(bào)文
- totalUnit 該字段的前置數(shù)量單位 （用于解析批量讀返回的報(bào)文）
注解定義解碼編碼modbus協(xié)議
如果你不關(guān)心報(bào)文如何解析，可以跳過(guò)這里
代碼如下：
int： 使用INT類型表示 1個(gè)字節(jié)的報(bào)文長(zhǎng)度 ，這里INT類型相當(dāng)于byte類型(在Java，INT類型占用字節(jié)為4個(gè)字節(jié)，這里INT類型會(huì)被按照2個(gè)字節(jié)進(jìn)行解析)
totalUnit： 表示該字段的前置數(shù)量單位，例如 totalUnit = 1 ，總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 n，數(shù)據(jù)列表數(shù)為 BYTE[2 * n]
version : 此處用于控制指令類型：
a.當(dāng)有version值時(shí)，需要符合條件時(shí)該字段才會(huì)被解碼編碼 b. 沒有version標(biāo)記時(shí)，都參與解碼編碼。 version =0 ：表示設(shè)備上報(bào)時(shí)，該字段才會(huì)被解析 version = 1 ：表示讀寄存器報(bào)文時(shí)，該字段才會(huì)被解析 version =2 ：表示寫單個(gè)保持寄存器時(shí)， 該字段才會(huì)被解析
3. 后端實(shí)現(xiàn)云端輪詢
后端使用定時(shí)器方式實(shí)現(xiàn)modbus輪詢。
modbus云端輪詢的后端入口，如下圖所示
篩選在線的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，根據(jù)產(chǎn)品定義的采集點(diǎn)，批量下發(fā)讀指令。
使用線程池方式，把每一個(gè)子設(shè)備所有要下發(fā)的指令放在同一個(gè)子線程下發(fā)，使用redis緩存作為線程的鎖也同時(shí)作為寄存器的標(biāo)記內(nèi)容，對(duì)于每一個(gè)子線程對(duì)應(yīng)一個(gè)子設(shè)備，一個(gè)子設(shè)備對(duì)應(yīng)多條需要批量讀的下發(fā)指令，當(dāng)下發(fā)指令時(shí)，子線程會(huì)不斷加鎖輪詢，直到超過(guò)redis緩存設(shè)定的緩存時(shí)間，或者收到設(shè)備上報(bào)的數(shù)據(jù)時(shí)，才會(huì)繼續(xù)下發(fā)該子設(shè)備的下一條指令。具體請(qǐng)參考后端代碼。
二、邊緣網(wǎng)關(guān)
Tips
邊緣網(wǎng)關(guān)配合云端采集（實(shí)時(shí)）
1. 方案介紹
由于modbus協(xié)議的特性，設(shè)備上報(bào)到云平臺(tái)的報(bào)文，缺少可識(shí)別的寄存器地址值，所以平臺(tái)識(shí)別不了寄存器地址所對(duì)應(yīng)的物模型采集點(diǎn)，因此為了提高采集效率，和采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，再考慮到通用性問(wèn)題，這里方案考慮使用外加MCU芯片的做法，實(shí)現(xiàn)邊緣網(wǎng)關(guān)。
實(shí)現(xiàn)硬件：
- 用戶自身的設(shè)備(MCU)
- dtu或模組 （透?jìng)鳎?/li>
- 外加單片機(jī)芯片 (modbus輪詢，變化上報(bào) (成本低))
dtu或者模組可以
2. 報(bào)文數(shù)據(jù)
為了解決modbus原始報(bào)文寄存器地址的問(wèn)題，外加MCU模塊會(huì)對(duì)modbus協(xié)議再封裝一層，設(shè)備數(shù)據(jù)組成：
- a. 設(shè)備主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)組成:
FFAA ： 外加的報(bào)文頭，保證消息完整
0D : 外加報(bào)文尾，保證消息完整
0001：寄存器地址，用于標(biāo)識(shí)消息
010302030578B7 ： 原始modbus報(bào)文
- b. 服務(wù)下發(fā)數(shù)據(jù)組成
- c. 設(shè)備應(yīng)答服務(wù)下發(fā)數(shù)據(jù)組成
modbus協(xié)議設(shè)備在收到寫指令執(zhí)行完成時(shí)，會(huì)將下發(fā)的寫指令主動(dòng)上報(bào)給平臺(tái)表示已經(jīng)執(zhí)行成功。
3. 總體流程圖如下：
4. 平臺(tái)代碼
在fastBee平臺(tái)中，后端對(duì)該報(bào)文的解碼編碼在下圖所示位置
注解實(shí)現(xiàn)解碼編碼
在平臺(tái)中 ，封裝了一套以注解方式解碼編碼硬件設(shè)備報(bào)文的基礎(chǔ)包，針對(duì)各種各樣的硬件設(shè)備報(bào)文，都可以使用這種注解方式去實(shí)現(xiàn)解碼編碼，
減少后端開發(fā)人員在報(bào)文數(shù)據(jù)解碼編碼中繁瑣的問(wèn)題。
下面看下對(duì)應(yīng)封裝了一層的 **“包裝的modbus協(xié)議” ，**使用注解方式如何做到解碼編碼
首先看下注解 @Column的字段如何定義：
這里使用字段
- length 指定類型長(zhǎng)度
- version 這里用于區(qū)分是下發(fā)的報(bào)文還是上報(bào)的報(bào)文
- totalUnit 該字段的前置數(shù)量單位 （用于解析批量讀返回的報(bào)文）
下面看下這個(gè)報(bào)文的定義
在java中，所有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型是不存在有符號(hào)無(wú)符號(hào)，
int： 使用INT類型表示 1個(gè)字節(jié)的報(bào)文長(zhǎng)度 ，這里INT類型相當(dāng)于byte類型(在Java，INT類型占用字節(jié)為4個(gè)字節(jié)，這里INT類型會(huì)被按照2個(gè)字節(jié)進(jìn)行解析)
在下面定義中 FFDD 是兩個(gè)字節(jié)，length=2 ，用int類型定義表示一個(gè)字節(jié)，那么這個(gè)字段的解析長(zhǎng)度為： 2個(gè)字節(jié)
short：表示兩個(gè)字節(jié)，modbus數(shù)據(jù)位的組成是2個(gè)字節(jié)，用 short[] 表示是short數(shù)組，這里兼容了單個(gè)和批量解析報(bào)文里面的數(shù)據(jù)位。
最終解析出來(lái)的每個(gè)數(shù)據(jù)存放在 data數(shù)組中
totalUnit： 表示該字段的前置數(shù)量單位，例如 totalUnit = 1 ，總數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為 n，數(shù)據(jù)列表數(shù)為 BYTE[2 * n]
注解方式解碼編碼測(cè)試
后端代碼測(cè)試類為**：PakModbusTest **，如下圖所示。
結(jié)果如下:
單個(gè)上報(bào)解析=讀保持寄存器(字節(jié)讀寫模式)[,slaveId[從機(jī)地址]=1,code[功能碼]=3,length[返回?cái)?shù)據(jù)個(gè)數(shù)]1,data[上報(bào)數(shù)據(jù)]=[773],address[寄存器地址]=1,writeData[下發(fā)數(shù)據(jù)]=0]
批量上報(bào)報(bào)文解析=讀保持寄存器(字節(jié)讀寫模式)[,slaveId[從機(jī)地址]=1,code[功能碼]=3,length[返回?cái)?shù)據(jù)個(gè)數(shù)]80,data[上報(bào)數(shù)據(jù)]=[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 16384, 0, 0, 0, 3327, 924, 32, 0, -1, -1, 0, 110, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 250, 0, 0, 0, 0, -55, 16, 25, 30, 16, 25, 25, 87, 7],address[寄存器地址]=1,writeData[下發(fā)數(shù)據(jù)]=0]