c# mudbus TCP协议

一、引言

建议先大致了解c# Socket通讯，之后再学习modbusTCP协议
ModbusTCP 协议概念：1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议。 Modbus协议是一项应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。报文格式是协议的重点。 TCP 协议 知道格式就完事了，主要是格式里面的数据。

二、ModbusTCP 报文格式–读取保持寄存器

1、ModbusTCP报文格式：报文头+功能码+数据

① 报文头：服务器与客户端之间的“握手”，当一台服务器连接n台客户端，报文头能够保证服务器精准地给其中一客户端发送数据（或者服务器接收到数据，能够明白是哪一台客户端发送的）。
② 功能码：服务器与客户端交流是读取数据 还是写数据
③ 数据：读取的数据内容 或者要写数据的内容（前面一对乱七八糟 就是为了得到这个玩意）

2、报文头

一般格式为：

解释：报文格式均为16进制
事务/协议：0x00000000
长度：0x06 — 6个字节–后面的报文的字节总数量 ：单元1+功能码1+地址2+线圈数量2
单元标识：0x01 —客户端号码/地址为1

2、功能码

Modbus的操作对象有四种：线圈、离散输入、保持寄存器、输入寄存器。占用一个字节

不同的操作对象，报文格式不同，这里下面的主要介绍0x03 读保持寄存器----就是可以读取数据。
明白其中一种操作对象报文格式，其它功能码内容类似。

3、数据（寄存器）

读取保持寄存器报文又分为发送报文和返回报文两种
例如当你给服务器发送数据，这个数据格式是按照读保持寄存器报文格式发送的
服务器接收到你发的信息，就明白你是来读取数据的，之后就会回复给你信息，因为你发送很规范，服务器回复你的时候就会按照的你报文格式回复（返回报文格式）

发送报文格式如下：
起始地址低位、起始地址高位、线圈数量高位、线圈数量低位均占一个字节
事务协议缩写 0x00000000，实际为：0x00，0x00，0x00，0x00
长度缩写0x0006，实际为：0x00，0x06

发送报文含义：
读取1号服务器保持寄存器(数据)，数据起始地址0x6B=107，对应地址40108，读取寄存器数量0x02=2，即读取1号数据，地址从40108-40109，共两个寄存器数组（4个字节）。
为什么地址是从40000开始，因为读保持寄存器地址为0x03；前面有0x00、0x01、0x02。

返回报文格式如下：
事务协议缩写 0x00000000，实际为：0x00，0x00，0x00，0x00
长度缩写0x0006，实际为：0x00，0x06

返回报文含义：
返回服务器1号从站保持寄存器40108-40109，共两个寄存器的数值，返回的字节数为4个
40108对应数值为0x0001,40109对应数值为0x00109；转换为10进制分别为1和2；
即读取到数据为1 和 2文章来源地址https://uudwc.com/A/3meWn

三、C# ModbusTCP编程

1、通讯连接

public bool Connect()
{
    //实例化
    tcpClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
    try
    {
         //连接
         tcpClient.Connect(System.Net.IPAddress.Parse(IPAddress), Port);
    }
    catch(Exception ex)
    {
         //日志处理
          return false;
    }
    return true;
}

2、断开通讯

public void DisConnect()
{
    if(tcpClient !=null)
    {
        tcpClient.Close();
    }
}

2、读取保持型寄存器

 public ushort[] ReadHoldingRegisters(ushort start,ushort length)
 {
            //五步走

            //1、拼接报文

            //集合放整个报文码
            List<byte> SendCommand = new List<byte>();

            //事务 协议
            SendCommand.AddRange(new byte[] { 0, 0, 0, 0 });

            //长度--两个字节  
            SendCommand.AddRange(new byte[] { 0, 6 });

            //单元标志符
            SendCommand.Add(SlaveId);

            //功能码
            SendCommand.Add(0x03);

            //数据 起始寄存器地址+寄存器数量 两个字节组成

            //起始寄存器地址
            SendCommand.Add((byte)(start / 256));  //获得高位  一个字节8位 1111 1111为255    寄存器地址由两个字节组成 例如:1234 5678 0000 0000  高位：1234 5678
            SendCommand.Add((byte)(start % 256));  //获得低位  1234 5678 0000 0000  低位：0000 0000

            //读寄存器数量
            SendCommand.Add((byte)(length / 256));
            SendCommand.Add((byte)(length% 256));

            //2、发送报文
            //SendCommand.ToArray() 集合变数值
            tcpClient.Send(SendCommand.ToArray());

            //3、接收报文
            byte[] buffer = new byte[512];
            //Receive(buffer) 返回字节的长度
            int count = tcpClient.Receive(buffer);

            //4、验证报文 读二个寄存器 返回长度7 读三个寄存器返回9
            if(count==2*length+9)
            {
                //获取真正的报文 字节数组的截取
                byte[] des = new byte[count];

                //将buffer复制给des 
                Array.Copy(buffer, 0, des, 0, count);

                //返回的报文 des[0]--des[5] 前6个字节为 事务2个字节 协议2个字节 长度2个字节
                //接下来是 单元标识1个字节  功能码1个字节 字节计数1个字节
                //二次验证 des[6]为单位识别码；des[5]为高位识别码  des[7]为功能码 des[8]为字节计数
                if (des[6] == SlaveId && des[7] == 0x03&&des[8]==2*length)
                {
                    //5、解析报文

                    //字节数组截取
                    byte[] res = new byte[count]; 
                    //将des复制给res  des[9] 第九位为信息 高位和低位
                    Array.Copy(des, 9, res, 0, 2 * length);

                    //解析  BitConverter.ToUInt16()将字节数组转换unint无符号的整数

                    List<ushort> result = new List<ushort>();
                    for (int i = 0; i < res.Length; i+=2)
                    {
                        result.Add(Convert.ToUInt16( res[i]*256 + res[i+1]));
                        //result.Add(BitConverter.ToUInt16(res, i));
                    }
                    return result.ToArray();           
                }
            }
            return null;
}