[发明专利]一种基于位域的Modbus TCP报文解析方法

说明书

本发明公开了一种基于位域的Modbus TCP报文解析方法，通过对校验匹配的请求响应报文提取有效数据域并以Bit流存放，再将该Bit流转换为对应的位域结构类型，当类型转换完成后，就可以通过操作位域变量直接使用控制信息了。本发明提出的方法通过使用位域结构，而不需要频繁移位、拼接操作，减少了研发人员的工作量并能够提高存储空间的使用率，节约网络资源。

技术领域

本发明涉及工业通信领域，尤其涉及一种基于位域的Modbus TCP报文解析方法。

背景技术

工业以太网是一种基于IEEE 802.3的工业通信模式，当以太网应用于工业控制时，要求其选用产品的适用性和可靠性方面应能满足工业现场的需求。相关调研表明，大约四分之三的工业以太网使用Ethernet IP，Modbus TCP，或PROFINET。而Modbus已经成为在工业领域中应用的最流行、最广泛的真正开放、标准的网络通信协议。

工业以太网中传输的Modbus TCP报文，是将Modbus报文再次封装后的TCP/IP报文，报文的有效数据位携带的都是工业控制系统需要交互的数据。而这些控制信息中，有的数据存储时并不需要占用一个完整的字节，只是占用了几个甚至一个比特位而已。比如工业系统中常用的开关信号，只有通和断两种状态，用0、1标识足矣，也就仅需要一个二进制位存储。而目前国内外，对于Modbus TCP报文及类似按位存储的工业数据帧还停留在按位移出等繁琐的解析方法中，Modbus TCP报文的解析过程有以下问题：

第一、Modbus TCP报文除了固定格式的报文头和功能码以外，数据域存放的是压缩信息。所以解析主要是针对Bit位进行操作。传统数据域的解析过程需要多次移位、拼接，而每个控制信息因为存储位置不同，所进行的移位过程也不同，所以导致操作复杂繁琐，且随着数据量的增大，移位、拼接过程也会随之增多。

第二、电气系统调试中，如果对控制信息类型或存放位置加以改变，会导致PC端解析算法发生较大改变，给软件工程师带来繁重的工作任务。比如将数据域中第二个信息由一个Bit位改成8位，则其后数据都将后移7位。则整个数据域的移位、拼接过程都将受到影响。

第三、对于携带部分相同控制信息的不同报文，相同信息在该报文中的位置并不相同，从而导致解析过程中很多模块难以重用。如来自不同设备的报文，其控制信息只有少部分不同，则解析过程都将不同。

因此，当前如何设计出一种能对有效对数据进行压缩存储，从而节约资源的Modbus TCP报文解析方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种新的数据解析方式即基于位域的Modbus TCP报文解析方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于位域的Modbus TCP报文解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：Modbus TCP协议基于主、从站工作模式运行，当主、从站建立TCP连接后，主站发送数据请求报文并进入侦听状态，从站收到请求报文后向主站发送数据请求响应报文；

S2：对接收到的报文进行校验匹配，判断报文是否是请求的数据报文的数据响应报文，如果是则转入下一步骤，反之则返回异常响应报文；

S3：对校验通过的请求响应报文进行数据域提取，将提出的有效数据域以Bit流存储；

S4：将以Bit流存储的有效数据进行位域类型转换，并得到相应的位域结构体；

S5：通过操作所述位域结构体，从而直接使用控制信息。

进一步地，步骤S2中所述的判断报文是否是请求的数据报文的数据响应报文的具体步骤包括：

S21：解析接收到的请求响应报文，获取报文中的功能码；