Modbus DTU與服務(wù)端間的通訊協(xié)議

ID:398336 · 發(fā)表于 2018-9-15 15:26

一.數(shù)據(jù)幀格式

為防止DTU和服務(wù)器傳輸過程中因網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е虏鸢⒄嘲虼思s定傳輸?shù)幕緮?shù)據(jù)幀格式如下，DTU上傳和服務(wù)器下發(fā)的數(shù)據(jù)包均需滿足此數(shù)據(jù)幀格式要求。服務(wù)器應(yīng)解決TCP傳輸過程中的拆包粘包問題，確保每次處理的是完整的數(shù)據(jù)包。

基本數(shù)據(jù)幀格式：

域名	Type	Length	Data[n]	CheckSum
長度(byte)	1	2	n	1
含義	包類型	包長	n個數(shù)據(jù)	校驗(yàn)和
備注	決定了Data的內(nèi)容	從Data到CheckSum的字節(jié)數(shù)。大端格式（高字節(jié)在前）		從Type開始按字節(jié)累加到本域的前一字節(jié).每次累加進(jìn)位去掉。

Type：數(shù)據(jù)包類型，也理解為Command. 不同的Tyep其對應(yīng)的Length大小可能不同，Data也有所區(qū)別。

Length：在此之后的數(shù)據(jù)長度。大端格式。

CheckSum:校驗(yàn)和，雖然TCP傳輸協(xié)議本身已經(jīng)有CRC校驗(yàn)，但網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑的復(fù)雜性仍然無法保證數(shù)據(jù)一定無誤，因此需要對每個數(shù)據(jù)幀（包）再進(jìn)行簡單的校驗(yàn)。

二.Login和LoginAck及其Data含義

DTU每次和服務(wù)器建立TCP連接后，首先必須先往服務(wù)器發(fā)Login命令，服務(wù)器根據(jù)業(yè)務(wù)需要判斷其合法性（鑒權(quán)），然后回復(fù)LoginAck命令。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式 (按順序排列,排在前面的先傳輸,大端格式)
上行	Login	0x12	DTU請求登陸服務(wù)器	PSN(uint32)\|PASS(uint32)\|PName(uchar[8])\|CurVer(uint16)\| CCID(char[20]) \|
下行	LoginAck	0x12	服務(wù)器應(yīng)答DTU登陸請求	Right(uchar)\|FoTaFlag(uchar)\|TickTime(uchar)\|SendTestMode(uchar)\|SendTestTime(uchar)\|NewVer(uint16)\|NewPort(uint16)\|NewIP(uchar[4])\|

PSN：DTU編碼.每個DTU都有唯一的產(chǎn)品序列號（或簡稱DTU編碼）。

PASS: DTU密碼。

服務(wù)器建立PSN和PASS關(guān)系表，初始化情況下PASS為0，當(dāng)DTU請求Login時，如果數(shù)據(jù)庫里PSN對應(yīng)的PASS為0時，不需比對直接通過，并將DTU上傳的PASS值寫入數(shù)據(jù)庫中，下次DTU再登錄服務(wù)器時，因數(shù)據(jù)庫的PASS非0而需要比較DTU上傳的PASS和數(shù)據(jù)庫的PASS是否相同，不同則認(rèn)為鑒權(quán)失敗。

PName:產(chǎn)品名稱，如HS121, 不夠8字節(jié)的后面補(bǔ)0.

CurVer:當(dāng)前DTU應(yīng)用版本號。

CCID: SIM卡的ICCID號（20個字符）。

Right：服務(wù)器鑒權(quán)結(jié)果。

Right=0xEA表示鑒權(quán)成功! 其他值均表示鑒權(quán)失敗。如果鑒權(quán)失敗，服務(wù)器應(yīng)在發(fā)完這條響應(yīng)數(shù)據(jù)包后主動關(guān)閉此TCP連接。

FoTaFlag: 空中升級配置標(biāo)志：

FoTaFlag =0--不支持空中升級;

FoTaFlag =1--可手動空中升級;用戶通過串口或按鍵組合才能觸發(fā)觸發(fā)空中升級。

FoTaFlag =2--可自動空中升級。DTU收到此信息后應(yīng)馬上進(jìn)入空中升級模式。

TickTime：上傳心跳時間間隔

SendTestMode: 數(shù)據(jù)上傳模式，可以選擇服務(wù)器查詢，或者DTU自動上傳。(目前此模式無效，只支持定時上傳)

SendTestMode=0 :任何一個測量值發(fā)生變化終端馬上上傳，但上傳速度不大于SendTestTime 所設(shè)定的時間。如SendTestTime=3則最快上傳速度為3 秒一次。

SendTestMode =255:忽略Test值是否有變化，只按照SendTestTime設(shè)定的時間間隔上傳。

SendTestMode=x( 0<x<255):當(dāng)?shù)?~x個Test參數(shù)中有任何一個變化時馬上上傳，否則將根據(jù)SendTestTime所設(shè)定的時間定時上傳. Test測量值順序按終端和服務(wù)器約定的SendTest命令中Data的TestValue順序排列,2字節(jié)一組（組成unsigned short 或short類型數(shù)據(jù)）。

SendTestTime: DTU上傳Test時間，在沒有服務(wù)端下發(fā)查詢的時候DTU以此時間間隔上傳DTU保存值，為0時表示不自動上傳。

NewVer：表示當(dāng)前DTU軟件的最新版本號，0表示沒有新版本。當(dāng)DTU檢查到當(dāng)前版本小于最新版本時，DTU根據(jù)FoTaFlag決定是否遠(yuǎn)程升級。

NewPort：新服務(wù)器端口。

NewIP：新服務(wù)器端IP地址。如123.86.55.33 第一個字節(jié)為123 按此順序。

NewPort和NewIP 可用于服務(wù)器遷移和負(fù)載均衡需要。為0時終端不處理，非0時終端將更新存儲的服務(wù)器IP和Port，下次鏈接服務(wù)器將用新的IP和Port.

三、SendTick和SendTickAck及其Data含義：

DTU Login到服務(wù)器時，服務(wù)器下發(fā)的LoginAck中包含了TickTime參數(shù)（單位為秒），其值代表了DTU應(yīng)該至少在多長時間內(nèi)發(fā)起一次上行數(shù)據(jù)，如果在這個時間段內(nèi)沒有任何上行數(shù)據(jù)傳輸（如SendTest或SendSetup），則必須發(fā)一個SendTick 數(shù)據(jù)包到服務(wù)器，以便服務(wù)器持續(xù)保持TCP鏈路。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式
上行	SendTick	0x13	DTU上傳心跳包	無
下行	SendTickAck	0x13	服務(wù)器回應(yīng)心跳	無

四. SaveSetup和SaveSetupAck及其相關(guān)的Data含義：

SaveSetup用于服務(wù)器配置自動上傳數(shù)據(jù)的時間間隔，以及DTU里關(guān)于寄存器地址的信息列表，即“寄存器列表”，DTU將根據(jù)此列表讀取對應(yīng)寄存器地址的值(value)。配置成功后DTU用SaveSetupAck包把所配置的寄存器列表返回給服務(wù)器，可供服務(wù)器用于校驗(yàn)配置成功與否。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式 (按順序排列,排在前面的先傳輸,大端格式)
下行	SaveSetup	0x16	服務(wù)器配置DTU的地址列表	SendTestTime(uchar)\| SetDev1(uchar)\|SetAddr1 (int16)\|SetDev2(uchar)\| SetAddr2(int16)\|...
上行	SaveSetupAck	0x16	DTU響應(yīng)服務(wù)器	Result(uchar)\|SendTestTimeAck(uchar)\|SetDevAck1(uchar)\|SetAddrAck1 (int16)\|SetDevAck2(uchar)\| SetAddrAck2(int16)\|...

寄存器地址列表：

從機(jī)號(uchar)	寄存器地址(int16)
1	0x55
1	0x56
1	0x57
2	0x55
...	...

下行SaveSetup:

SendTestTime:配置自動上傳數(shù)據(jù)的時間間隔（單位：秒）

SetDev1，SetAddr1：從機(jī)號，寄存器地址

SetDev2，SetAddr2：從機(jī)號，寄存器地址

SetDev3，SetAddr3：從機(jī)號，寄存器地址

SetDev4，SetAddr4：從機(jī)號，寄存器地址

SetDev5，SetAddr5：從機(jī)號，寄存器地址

......

上行SaveSetupAck：

成功返回：

Result：1

SendTestTimeAck: 自動上傳數(shù)據(jù)的時間間隔（單位：秒）

SetDevAck1，SetAddrAck1：從機(jī)號，寄存器地址

SetDevAck2，SetAddrAck2：從機(jī)號，寄存器地址

SetDevAck3，SetAddrAck3：從機(jī)號，寄存器地址

SetDevAck4，SetAddrAck4：從機(jī)號，寄存器地址

SetDevAck5，SetAddrAck5：從機(jī)號，寄存器地址

......

失敗返回：

Result：0

五. ReadSetup和ReadSetupAck及其相關(guān)的Data含義：

ReadSetup用于服務(wù)器讀取DTU里存儲的自動上傳時間間隔參數(shù)，以及“寄存器列表”。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式 (按順序排列,排在前面的先傳輸,大端格式)
下行	ReadSetup	0x19	服務(wù)器配置DTU的地址列表	無
上行	ReadSetupAck	0x19	DTU響應(yīng)服務(wù)器	SendTestTime (uchar)\|ReadDev1(uchar)\|ReadAddr1 (int16) \| ReadDev2(uchar)\|ReadAddr2(int16)\|...

SendTestTime：自動上傳時間間隔

ReadDev1，ReadAddr1：從機(jī)號，寄存器地址

ReadDev2，ReadAddr2：從機(jī)號，寄存器地址

ReadDev3，ReadAddr3：從機(jī)號，寄存器地址

ReadDev4，ReadAddr4：從機(jī)號，寄存器地址

ReadDev5，ReadAddr5：從機(jī)號，寄存器地址

......

六、SendTest和SendTestAck及其相關(guān)的Data含義：

SendTest是DTU定時自動上傳的數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)內(nèi)容為寄存器里的值(value)。DTU將根據(jù)“寄存器列表”去獲取從機(jī)的對應(yīng)的寄存器里對應(yīng)值(value)，按順序排列為如Value1,Value2,Value3... 將所有測量數(shù)據(jù)一起打包成SendTest數(shù)據(jù)包上傳給服務(wù)器。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式 (按順序排列,排在前面的先傳輸,大端格式)
上行	SendTest	0x14	DTU上傳測量數(shù)據(jù)	NetState(uchar)\|TestCode(uchar)\|Value1(int16) \| Value2(int16)...
下行	SendTestAck	0x14	服務(wù)器響應(yīng)DTU上傳測量數(shù)據(jù)	TestCode(uchar)

NetState: 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài).DTU通訊模塊的CSQ值。

TestCode: 測量值標(biāo)識碼。為了DTU同步Value數(shù)據(jù)到服務(wù)器，服務(wù)器收到SendTest數(shù)據(jù)包并成功解析、存儲后將此TestCode回傳給DTU。

當(dāng)DTU本地的各種Value發(fā)生變化且滿足SendTestMode要求時，本地記錄的TestCode加一（255加1等于0），然后和所有的Value打包成SendTest數(shù)據(jù)包上傳給服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器收到SendTest數(shù)據(jù)包且成功解析并保存后將其值返回給DTU即可，假如服務(wù)器收到的SendTest數(shù)據(jù)包和事先約定的數(shù)據(jù)包不相符（比如個數(shù)少了），則服務(wù)器可以通過將TestCode減一(0減1等于255)后再回傳給DTU，這樣DTU會觸發(fā)重傳。TestCode服務(wù)器不需要保存在數(shù)據(jù)庫中。

Value1 : 第一個寄存器地址里的值；

Value2 : 第二個寄存器地址里的值；

Value3 : 第三個寄存器地址里的值；

Value4 : 第四個寄存器地址里的值；

......

七.ReadTest和ReadTestACK及相關(guān)的Data含義

ResdTest用于服務(wù)器查詢指定寄存器的數(shù)據(jù)。

ResdTestAck是DTU返回給服務(wù)器的數(shù)據(jù)包，由對應(yīng)的寄存器的值(value)組成。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式 (按順序排列,排在前面的先傳輸,大端格式)
下行	ResdTest	0x18	服務(wù)器查詢DTU	ReadValueDev1(uchar)\|ReadValueAddr1 (int16)\|ReadValueDev2(uchar)\| ReadValueAddr2(int16)\|...
上行	ResdTestAck	0x18	DTU響應(yīng)服務(wù)器查詢	Result(uchar)\|ReadValue1(int16)\| ReadValue12(int16)......

上行ResdTest：

ReadValueDev1，ReadValueAddr1：從機(jī)號，寄存器地址

ReadValueDev2，ReadValueAddr2：從機(jī)號，寄存器地址

ReadValueDev3，ReadValueAddr3：從機(jī)號，寄存器地址

ReadValueDev4，ReadValueAddr4：從機(jī)號，寄存器地址

ReadValueDev5，ReadValueAddr5：從機(jī)號，寄存器地址

......

下行ResdTestAck：

成功返回：

Result：1

ReadValue1: 第一個寄存器地址里的值

ReadValue2: 第一個寄存器地址里的值

ReadValue3: 第一個寄存器地址里的值

ReadValue4: 第一個寄存器地址里的值

ReadValue5: 第一個寄存器地址里的值

......

失敗返回：

Result：0

八. SetControl和SetControl Ack及相關(guān)的Data含義

從機(jī)中，某些寄存器是用于配置的。SetControl用于服務(wù)器給DTU下發(fā)指令，讓DTU去設(shè)置某些寄存器的參數(shù). SetControlAck為DTU響應(yīng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)包，跟服務(wù)器下發(fā)的配置參數(shù)一致，可供服務(wù)器校驗(yàn)配置成功與否。

傳輸方向	Type名稱	Type值	含義	Data內(nèi)容格式 (按順序排列,排在前面的先傳輸,大端格式)
下行	SetControl	0x17	服務(wù)器控制DTU	SetValueDev1 (uchar) \|SetValueAddr 1(int16)\| SetValue(int16)1\| SetValueDev2 (uchar) \|SetValueAddr 2(int16)\| SetValue(int16)2\|......
上行	SetControlAck	0x17	DTU響應(yīng)服務(wù)器	Result(uchar)\|SetValueDevAck1 (uchar)\|SetValueAddrAck1 (int16)\| SetValueAck1 (int16) \|SetValueDevAck2 (uchar)\|SetValueAddrAck2 (int16)\| SetValueAck2 (int16)\|......