网络高级（学习）2024.9.10

news2024/9/24 23:31:03

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一、Modbus简介

1.起源

2.特点

3.应用场景

二、Modbus TCP协议

1.特点

2.协议格式

3.MBAP报文头

4.功能码

5.寄存器

（1）线圈寄存器，类比为开关量，每一个bit都对应一个信号的开关状态。

（2）离散输入寄存器，离散输入寄存器就相当于线圈寄存器的只读模式，每个bit表示一个开关量，而开关量只能读取输入的开关信号，不能写的。

（3）保持寄存器，这个寄存器的单位不再是bit而是两个byte，也就是可以存放具体的数据量的，并且是可读写的。

（4）输入寄存器，这个和保持寄存器类似，但是也是只支持读而不能写。

三、工具软件

1.modbus软件

Modbus slave端

Modbus poll端

2.wireshark软件

过滤器选择

过滤条件

3.网络调试助手

四、代码编程

1.读取保持寄存器中的数值（功能号03），起始地址40001，寄存器个数1个

2.编程实现主机功能，写入单个线圈状态（功能号05）

一、Modbus简介

1.起源

 Modbus由Modicon公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。
Modbus通信协议具有多个变种，其中有支持串口，以太网多个版本，其中最著名的是Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus TCP三种

2.特点

免费、简单、容易使用

3.应用场景

Modbus协议是现在国内工业领域应用最多的协议，不只PLC设备，各种终端设备，比如水控机、水表、电表、工业秤、各种采集设备。

二、Modbus TCP协议

1.特点

(1)Modbus TCP采用主从问答方式(master/slave)通信，有一个节点是master节点，其他使用Modbus协议参与通信的节点是slave节点（可以多个），每一个slave设备都有一个唯一的地址 
(2)Modbus TCP是基于TCP实现的应用层协议
(3)默认端口号为502

2.协议格式

3.MBAP报文头

Modbus TCP协议包含一个7字节报文头

事务处理标识符：2字节，报文的序列号

协议标识符：2字节，0000表示Modbus TCP协议

长度：2字节，字节长度

单元标识符：1字节，从机地址

4.功能码

根据四种不同的寄存器设置了8种功能码，根据实际需要设置不同的功能码
在协议中，功能码占1个字节

功能码作用寄存器PLC地址位操作/字操作操作数量
01读线圈状态00001-09999位操作单个或多个
02读离散输入状态10001-19999位操作单个或多个
03读保持寄存器40001-49999字操作单个或多个
04读输入寄存器30001-39999字操作单个或多个
05写单个线圈00001-09999位操作单个
06写单个保持寄存器40001-49999字操作单个
15写多个线圈00001-09999位操作多个
16写多个保持寄存器40001-49999字操作多个

5.寄存器

Modbus TCP通过寄存器的方式存储数据。

一共有四种类型的寄存器，分别是：离散量输入、线圈、输入寄存器、保持寄存器。

离散量和线圈其实就是位寄存器（每个寄存器数据占1个字节），工业上主要用于控制IO设备。输入和保持寄存器是字寄存器（每个寄存器数据占2个字节），工业上主要用于存储工业设备的值。

（1）线圈寄存器，类比为开关量，每一个bit都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。比如控制外部8路io的高低。 线圈寄存器支持读也支持写，写在功能码里面又分为写单个线圈寄存器和写多个线圈寄存器。
功能码：0x01   0x05    0x0f

（2）离散输入寄存器，离散输入寄存器就相当于线圈寄存器的只读模式，每个bit表示一个开关量，而开关量只能读取输入的开关信号，不能写的。

比如读取外部按键是按下还是松开。
功能码：0x02

（3）保持寄存器，这个寄存器的单位不再是bit而是两个byte，也就是可以存放具体的数据量的，并且是可读写的。

比如设置时间年月日，不但可以写也可以读出来现在的时间。写也分为单个写和多个写
功能码：0x03    0x06    0x10

（4）输入寄存器，这个和保持寄存器类似，但是也是只支持读而不能写。

一个寄存器也是占据两个byte的空间。类比我我通过读取输入寄存器获取现在的AD采集值
功能码：0x04

三、工具软件

1.modbus软件

Modbus slave端

此端是从机，相当于服务器，需要先运行
        设置：setup->设置从机ID、指定寄存器、起始地址、个数
        连接：connection->connect，设置ip和端口号，进行连接

Modbus poll端

此端是主机，相当于客户端
        设置：setup->设置从机ID、功能码、起始地址、个数   
        连接：connection->connect，设置ip和端口号，进行连接

2.wireshark软件

过滤器选择

如果是在windows下本地测试选择Loopback adapter
如果数据经过路由器，选择WLAN

过滤条件

过滤ip：ip.addr == ip地址
过滤端口号：tcp.port == 端口号
过滤协议类型：协议类型名 
注：每个条件通过&&连接，最后敲回车生效

3.网络调试助手

四、代码编程

1.读取保持寄存器中的数值（功能号03），起始地址40001，寄存器个数1个

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("sockfd 失败");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(502);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.121");
    socklen_t addrlen = sizeof(saddr);

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0)
    {
        perror("connect失败\n");
        return -1;
    }
    printf("connect　成功\n");
    
#define N 32
    uint8_t buf[N] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01};
    uint8_t buf1[N];
    unsigned int n;
    send(sockfd, buf, N, 0);
    sleep(1);
    int ret = recv(sockfd, buf1, N, 0);
    if (ret < 0)
    {
        perror("recv失败");
        return -1;
    }
    else if (ret == 0)
    {
        printf("连接关闭\n");
        return 0;
    }
    else
    {
        for (int i = 0; i < ret; i++)
        {
            printf("0x%X ", buf1[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

封装成函数：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

#define N 32

int sockfd;

void read_hold_register(int socket, uint8_t addr, uint8_t fun, uint16_t addra, uint16_t count)
{
    uint8_t buf[N] = {0};
    buf[0] = 0x00; // 事务处理标识符（高位）
    buf[1] = 0x00; // 事务处理标识符（低位）
    buf[2] = 0x00; // 协议标识符（高位）
    buf[3] = 0x00; // 协议标识符（低位）
    buf[4] = 0x00;
    buf[5] = 0x06;            // 字节长度
    buf[6] = addr;            // 从机地址
    buf[7] = fun;             // 功能码
    buf[8] = addra >> 8;      // 寄存器起始地址(高位)
    buf[9] = addra & 0x00ff;  // 寄存器起始地址(低位)
    buf[10] = count >> 8;     // 寄存器数量(高位)
    buf[11] = count & 0x00ff; // 寄存器数量(低位)

    send(socket, buf, N, 0); // 发送请求

    memset(buf, 0, N);                 // 清空缓冲区
    int ret = recv(socket, buf, N, 0); // 接收响应
    if (ret < 0)
    {
        perror("recv失败");
        return;
    }
    else if (ret == 0)
    {
        printf("连接关闭\n");
        return;
    }
    else
    {
        for (int i = 0; i < ret; i++)
        {
            printf("0x%X ", buf[i]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket 失败");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(502);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.121");
    socklen_t addrlen = sizeof(saddr);

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0)
    {
        perror("connect 失败");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    printf("connect 成功\n");

    uint8_t fun, addr;
    uint16_t addra, count;

    printf("请输入功能码(格式0x01)：");
    scanf(" %hhx", &fun);
    printf("请输入从机地址(格式0x01)：");
    scanf(" %hhx", &addr);
    printf("请输入起始地址(格式0x0001)：");
    scanf(" %hx", &addra);
    printf("请输入寄存器数量(格式0x0001)：");
    scanf(" %hx", &count);

    read_hold_register(sockfd, addr, fun, addra, count);

    close(sockfd);
    return 0;
}

2.编程实现主机功能，写入单个线圈状态（功能号05）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/select.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("sockfd 失败");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(502);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.121");
    socklen_t addrlen = sizeof(saddr);

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0)
    {
        perror("connect失败\n");
        return -1;
    }
    printf("connect　成功\n");
    
#define N 32
    uint8_t buf[N] = {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x06, 0x01, 0x05, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00};
    uint8_t buf1[N];
    unsigned int n;
    send(sockfd, buf, N, 0);
    sleep(1);
    int ret = recv(sockfd, buf1, N, 0);
    if (ret < 0)
    {
        perror("recv失败");
        return -1;
    }
    else if (ret == 0)
    {
        printf("连接关闭\n");
        return 0;
    }
    else
    {
        for (int i = 0; i < ret; i++)
        {
            printf("0x%X ", buf1[i]);
        }
        printf("\n");
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

 封装成函数：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

#define N 32

int sockfd;

void read_hold_register(int socket, uint8_t addr, uint8_t fun, uint16_t addra, uint16_t count)
{
    uint8_t buf[N] = {0};
    buf[0] = 0x00; // 事务处理标识符（高位）
    buf[1] = 0x00; // 事务处理标识符（低位）
    buf[2] = 0x00; // 协议标识符（高位）
    buf[3] = 0x00; // 协议标识符（低位）
    buf[4] = 0x00;
    buf[5] = 0x06;            // 字节长度
    buf[6] = addr;            // 从机地址
    buf[7] = fun;             // 功能码
    buf[8] = addra >> 8;      // 线圈地址(高位)
    buf[9] = addra & 0x00ff;  // 线圈地址(低位)
    buf[10] = count >> 8;     // 断通标志(高位)
    buf[11] = count & 0x00ff; // 断通标志(低位)

    send(socket, buf, 12, 0); // 发送请求

    memset(buf, 0, N);                 // 清空缓冲区
    int ret = recv(socket, buf, N, 0); // 接收响应
    if (ret < 0)
    {
        perror("recv失败");
        return;
    }
    else if (ret == 0)
    {
        printf("连接关闭\n");
        return;
    }
    else
    {
        for (int i = 0; i < ret; i++)
        {
            printf("0x%X ", buf[i]);
        }
        printf("\n");
    }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0)
    {
        perror("socket 失败");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in saddr;
    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_port = htons(502);
    saddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.121");
    socklen_t addrlen = sizeof(saddr);

    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&saddr, addrlen) < 0)
    {
        perror("connect 失败");
        close(sockfd);
        return -1;
    }
    printf("connect 成功\n");

    uint8_t fun, addr;
    uint16_t addra, count;

    printf("请输入功能码(格式0x01)：");
    scanf(" %hhx", &fun);
    printf("请输入从机地址(格式0x01)：");
    scanf(" %hhx", &addr);
    printf("请输入线圈地址(格式0x0001)：");
    scanf(" %hx", &addra);
    printf("请输入断通标志(格式0x0001)：");
    scanf(" %hx", &count);

    read_hold_register(sockfd, addr, fun, addra, count);

    close(sockfd);
    return 0;
}

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如何在微信中使用AI智能回复，真AI大模型；微加机器人免费智能回复功能

之前一直想实现在微信中使用AI大模型进行消息回复&#xff0c;也使用过很多开源的工具自己调OpenAI的API&#xff0c;但是整体太复杂&#xff0c;而且跑在自己电脑上也不稳定 今天发现微加机器人也支持AI回复&#xff0c;而且AI功能还是免费的&#xff0c;没有tokens收费 微加…
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