modbus tcp报文

### Modbus TCP 报文格式

Modbus TCP 报文由多个字段组成，这些字段共同定义了消息的内容和目的。报文结构如下：

- **事务处理标识符 (Transaction Identifier)**：2 字节，用于匹配请求和响应。
- **协议标识符 (Protocol Identifier)**：2 字节，通常设置为 `0x0000` 表示 Modbus/TCP。
- **长度域 (Length Field)**：2 字节，表示后续字节数量（不包括前六个字节）。
- **单元标识符 (Unit Identifier)**：1 字节，指定目标设备地址。
- **功能码 (Function Code)**：1 字节，指示要执行的操作。
- **数据区 (Data Area)**：可变长度，包含实际操作所需的数据。

#### 构建 Modbus TCP 请求报文

以下是使用 C 语言构建一个简单的读取保持寄存器 (`FC=3`) 的 Modbus TCP 请求报文的示例[^1]：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void build_modbus_request(unsigned char *buffer, int trans_id, int unit_id,
                          int func_code, int start_addr, int quantity) {
    buffer[0] = (trans_id >> 8) & 0xFF;      // Transaction ID High Byte
    buffer[1] = trans_id & 0xFF;             // Transaction ID Low Byte
    buffer[2] = 0x00;                        // Protocol ID High Byte
    buffer[3] = 0x00;                        // Protocol ID Low Byte
    buffer[4] = 0x00;                        // Length field high byte
    buffer[5] = 6;                           // Length field low byte (always 6 for this request)
    buffer[6] = unit_id;                     // Unit ID
    buffer[7] = func_code;                   // Function code FC=3
    buffer[8] = (start_addr >> 8) & 0xFF;    // Start Address High Byte
    buffer[9] = start_addr & 0xFF;           // Start Address Low Byte
    buffer[10] = (quantity >> 8) & 0xFF;     // Quantity of Registers to Read High Byte
    buffer[11] = quantity & 0xFF;            // Quantity of Registers to Read Low Byte
}

此函数接受缓冲区指针和其他参数来填充完整的 Modbus TCP 请求包。

#### 解析 Modbus TCP 响应报文

对于上述请求，服务器会返回相应的响应报文。下面是一个解析该类响应的方法：

int parse_modbus_response(const unsigned char *response, int response_len,
                         short *data_values, int max_data_count) {
    if(response_len < 9 || response[1] != 0x00 || response[2] != 0x00 ||
       response[3] != 0x00 || response[4] != 0x00 || response[5] != 0x06){
        printf("Invalid Response\n");
        return -1;
    }

    int byte_count = response[8];
    if(byte_count % 2 != 0 || byte_count / 2 > max_data_count){
        printf("Byte count error or too many data points.\n");
        return -1;
    }
    
    for(int i = 0 ;i<byte_count/2;i++){
        data_values[i]=(response[9+i*2]<<8)+response[10+i*2];  
    } 

    return byte_count / 2;
}

这段代码验证并提取出有效负载中的寄存器值到数组 `data_values[]` 中。