项目说明

本项目是在云逸的博客文章（https://www.cnblogs.com/ioufev/p/10831289.html）为基础，在其给出的demo的基础上做学习和修改。
本项目中介绍了JLibModbus、Modbus4J、ModbusMasterTcp三种框架的用法，即对应项目中的三个包，值得注意的是，本项目将尝试使用java socket
直接对接modbus，以求加深对modbus的理解。

其他

Modbus是一种串行通信协议。Modbus 一个工业上常用的通讯协议、一种通讯约定。 Modbus协议包括RTU、ASCII、TCP。其中MODBUS-RTU最常用，比较简单，在单片机上很容易实现。
这些Modbus的框架似乎并不支持修改Discrete（0x03）状态数据和InputRegister（0x04）寄存器数据。

分支说明

master
主要是三种框架（jLibModbus、modbus4J、modbusMasterTCP）的读写示例，socket读写示例，IEEE745标准等。

spring
SpringBoot整合modbusMasterTCP框架协议。

Modbus Slave仿真软件的几点说明

Connection -> Auto Connect -> (Enable/Disable)

这里的自动连接是指，是否在软件启动后自动创建Slave链接。

Ignore Unit ID

勾上这个选项，那么当主机（master）连接从机（slave）时，将会忽略slaveId。即只区分功能代码，不区分从机ID。
即使主机待连接的从机ID不存在，也不会报错，只会返回相同功能代码的第一个从机数据。即使后面该ID的从机上线也无效。
如果不勾选，则会对功能代码和从机ID都进行匹配。

框架问题说明

modbus-master-tcp

较为复杂，扩展性强，（异步）底层使用了Netty框架，需要有一定的Java NIO知识。

jlibmodbus

API文档：https://libmodbus.org/docs/v3.0.6/ 简单易用，扩展性差，性能一般。读取的数据类型只能为整数，需要自己转换。

modbus4j

无法直接通过maven官方仓库下载，需要先下载至本地。

报文格式

modbus TCP 发送报文格式

示例：new byte[]{a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l} 共12个byte

MBAP报文头一般为7个字节（a, b, c, d, e, f, g），其中：
ab为传输标识符，可以设置为0，也可以设置为每次传输只增1。
cd为协议标识符，其中0000代表ModbusTCP协议，0001代表UNI-TE协议。
ef为后续报文长度，为报文剩下的所有字节数。
g为单元标识符，即设备ID，在MODBUS或MODBUS+串行链路子网中对设备进行寻址时，这个域是用于路由的目的地址。
h为功能码，常见的功能码有：

01：读取线圈状态（单个或多个）
02：读取离散输入状态（单个或多个）
03：读取保持寄存器数据（单个或多个）
04：读取输入寄存器数据（单个或多个）
05：写入单个线圈状态
06：写入单个保持寄存器数据
15：写入多个线圈状态
16：写入多个保持寄存器数据

ij为起始地址，kl为读取数量

modbus TCP 响应报文格式

示例：new byte[]{a, b, c, d, e, f, g, h, i, j1, j2, j3 ...} byte 数量不固定

其中，前7个字节（a, b, c, d, e, f, g）为MBAP报文头，h为功能码，i为数据报文长度，j1、j2、j3 ... 为返回数据内容。

大端与小端问题

根据IEEE754的标准，浮点数的存储至少需要32为bit，而一个地址只有16个bit，因此则要进行拆分，就涉及到存储顺序的问题，可以分为大端模式或小端模式。
小端：将低序字节存储在起始地址。大端：将高序字节存储在起始地址。
在本项目中，并没有考虑到大端和小端的问题，统一采用小端标准，因为小端标准更为复杂，改成大端标准也更为容易。
Modbus Slave软件中的修改步骤如下：
Format --> 32 Bit Float / 64 Bit Double --> Big-endian / Little-endian

附注

附注1

例如，从机数据为：

则在响应报文数组中，数值数组第一个值为7（00000111），第二个值为3（11）

附注2

这些方法的参数quantity（需要读取的数量），这里的数量指的是地址数量，而不是数据的数量。因为不同类型的寄存器和不同的数据类型，在数据存储上均有差别，无法一概而论。

• 线圈（0x01）和离散输入（0x02）只能存储状态布尔值，其一个地址就只有一个binary位，就存储一个数据量。

• 保持寄存器（0x03）和输入寄存器（0x04）一个地址有16个bit位，前8位和后8位组成两个byte数据。
  二进制数、有/无符号十进制数、十六进制数一个数据量，即对应一个地址数量；
  按照IEEE754标准，一个单精度浮点数需要32位bit，即对应两个地址数量，最多能精确7位有效数字；
  按照IEEE754标准，一个双精度浮点数需要64位bit，即对应四个地址数量，最多能精确15位有效数字；

• 同时也需要注意，这些bit并非按顺序存储，而是按以下步骤：
  1、判断长度是否是8的倍数，不足则高位补0，补成0的倍数
  2、8位一组分组
  3、按小端模式，高位存储在高地址

• 例如：浮点数123.4556，对应的二进制为：01000010 11110110 11101001 01111001 （本来就是32位）