Modbus DTU与服务端间的通讯协议

ID:398336 · 发表于 2018-9-15 15:26

一.数据帧格式

为防止DTU和服务器传输过程中因网络原因导致拆包、粘包，因此约定传输的基本数据帧格式如下，DTU上传和服务器下发的数据包均需满足此数据帧格式要求。服务器应解决TCP传输过程中的拆包粘包问题，确保每次处理的是完整的数据包。

基本数据帧格式：

域名	Type	Length	Data[n]	CheckSum
长度(byte)	1	2	n	1
含义	包类型	包长	n个数据	校验和
备注	决定了Data的内容	从Data到CheckSum的字节数。大端格式（高字节在前）		从Type开始按字节累加到本域的前一字节.每次累加进位去掉。

Type：数据包类型，也理解为Command. 不同的Tyep其对应的Length大小可能不同，Data也有所区别。

Length：在此之后的数据长度。大端格式。

CheckSum:校验和，虽然TCP传输协议本身已经有CRC校验，但网络传输路径的复杂性仍然无法保证数据一定无误，因此需要对每个数据帧（包）再进行简单的校验。

二.Login和LoginAck及其Data含义

DTU每次和服务器建立TCP连接后，首先必须先往服务器发Login命令，服务器根据业务需要判断其合法性（鉴权），然后回复LoginAck命令。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式 (按顺序排列,排在前面的先传输,大端格式)
上行	Login	0x12	DTU请求登陆服务器	PSN(uint32)\|PASS(uint32)\|PName(uchar[8])\|CurVer(uint16)\| CCID(char[20]) \|
下行	LoginAck	0x12	服务器应答DTU登陆请求	Right(uchar)\|FoTaFlag(uchar)\|TickTime(uchar)\|SendTestMode(uchar)\|SendTestTime(uchar)\|NewVer(uint16)\|NewPort(uint16)\|NewIP(uchar[4])\|

PSN：DTU编码.每个DTU都有唯一的产品序列号（或简称DTU编码）。

PASS: DTU密码。

服务器建立PSN和PASS关系表，初始化情况下PASS为0，当DTU请求Login时，如果数据库里PSN对应的PASS为0时，不需比对直接通过，并将DTU上传的PASS值写入数据库中，下次DTU再登录服务器时，因数据库的PASS非0而需要比较DTU上传的PASS和数据库的PASS是否相同，不同则认为鉴权失败。

PName:产品名称，如HS121, 不够8字节的后面补0.

CurVer:当前DTU应用版本号。

CCID: SIM卡的ICCID号（20个字符）。

Right：服务器鉴权结果。

Right=0xEA表示鉴权成功! 其他值均表示鉴权失败。如果鉴权失败，服务器应在发完这条响应数据包后主动关闭此TCP连接。

FoTaFlag: 空中升级配置标志：

FoTaFlag =0--不支持空中升级;

FoTaFlag =1--可手动空中升级;用户通过串口或按键组合才能触发触发空中升级。

FoTaFlag =2--可自动空中升级。DTU收到此信息后应马上进入空中升级模式。

TickTime：上传心跳时间间隔

SendTestMode: 数据上传模式，可以选择服务器查询，或者DTU自动上传。(目前此模式无效，只支持定时上传)

SendTestMode=0 :任何一个测量值发生变化终端马上上传，但上传速度不大于SendTestTime 所设定的时间。如SendTestTime=3则最快上传速度为3 秒一次。

SendTestMode =255:忽略Test值是否有变化，只按照SendTestTime设定的时间间隔上传。

SendTestMode=x( 0<x<255):当第1~x个Test参数中有任何一个变化时马上上传，否则将根据SendTestTime所设定的时间定时上传. Test测量值顺序按终端和服务器约定的SendTest命令中Data的TestValue顺序排列,2字节一组（组成unsigned short 或short类型数据）。

SendTestTime: DTU上传Test时间，在没有服务端下发查询的时候DTU以此时间间隔上传DTU保存值，为0时表示不自动上传。

NewVer：表示当前DTU软件的最新版本号，0表示没有新版本。当DTU检查到当前版本小于最新版本时，DTU根据FoTaFlag决定是否远程升级。

NewPort：新服务器端口。

NewIP：新服务器端IP地址。如123.86.55.33 第一个字节为123 按此顺序。

NewPort和NewIP 可用于服务器迁移和负载均衡需要。为0时终端不处理，非0时终端将更新存储的服务器IP和Port，下次链接服务器将用新的IP和Port.

三、SendTick和SendTickAck及其Data含义：

DTU Login到服务器时，服务器下发的LoginAck中包含了TickTime参数（单位为秒），其值代表了DTU应该至少在多长时间内发起一次上行数据，如果在这个时间段内没有任何上行数据传输（如SendTest或SendSetup），则必须发一个SendTick 数据包到服务器，以便服务器持续保持TCP链路。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式
上行	SendTick	0x13	DTU上传心跳包	无
下行	SendTickAck	0x13	服务器回应心跳	无

四. SaveSetup和SaveSetupAck及其相关的Data含义：

SaveSetup用于服务器配置自动上传数据的时间间隔，以及DTU里关于寄存器地址的信息列表，即“寄存器列表”，DTU将根据此列表读取对应寄存器地址的值(value)。配置成功后DTU用SaveSetupAck包把所配置的寄存器列表返回给服务器，可供服务器用于校验配置成功与否。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式 (按顺序排列,排在前面的先传输,大端格式)
下行	SaveSetup	0x16	服务器配置DTU的地址列表	SendTestTime(uchar)\| SetDev1(uchar)\|SetAddr1 (int16)\|SetDev2(uchar)\| SetAddr2(int16)\|...
上行	SaveSetupAck	0x16	DTU响应服务器	Result(uchar)\|SendTestTimeAck(uchar)\|SetDevAck1(uchar)\|SetAddrAck1 (int16)\|SetDevAck2(uchar)\| SetAddrAck2(int16)\|...

寄存器地址列表：

从机号(uchar)	寄存器地址(int16)
1	0x55
1	0x56
1	0x57
2	0x55
...	...

下行SaveSetup:

SendTestTime:配置自动上传数据的时间间隔（单位：秒）

SetDev1，SetAddr1：从机号，寄存器地址

SetDev2，SetAddr2：从机号，寄存器地址

SetDev3，SetAddr3：从机号，寄存器地址

SetDev4，SetAddr4：从机号，寄存器地址

SetDev5，SetAddr5：从机号，寄存器地址

......

上行SaveSetupAck：

成功返回：

Result：1

SendTestTimeAck: 自动上传数据的时间间隔（单位：秒）

SetDevAck1，SetAddrAck1：从机号，寄存器地址

SetDevAck2，SetAddrAck2：从机号，寄存器地址

SetDevAck3，SetAddrAck3：从机号，寄存器地址

SetDevAck4，SetAddrAck4：从机号，寄存器地址

SetDevAck5，SetAddrAck5：从机号，寄存器地址

......

失败返回：

Result：0

五. ReadSetup和ReadSetupAck及其相关的Data含义：

ReadSetup用于服务器读取DTU里存储的自动上传时间间隔参数，以及“寄存器列表”。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式 (按顺序排列,排在前面的先传输,大端格式)
下行	ReadSetup	0x19	服务器配置DTU的地址列表	无
上行	ReadSetupAck	0x19	DTU响应服务器	SendTestTime (uchar)\|ReadDev1(uchar)\|ReadAddr1 (int16) \| ReadDev2(uchar)\|ReadAddr2(int16)\|...

SendTestTime：自动上传时间间隔

ReadDev1，ReadAddr1：从机号，寄存器地址

ReadDev2，ReadAddr2：从机号，寄存器地址

ReadDev3，ReadAddr3：从机号，寄存器地址

ReadDev4，ReadAddr4：从机号，寄存器地址

ReadDev5，ReadAddr5：从机号，寄存器地址

......

六、SendTest和SendTestAck及其相关的Data含义：

SendTest是DTU定时自动上传的数据包,数据内容为寄存器里的值(value)。DTU将根据“寄存器列表”去获取从机的对应的寄存器里对应值(value)，按顺序排列为如Value1,Value2,Value3... 将所有测量数据一起打包成SendTest数据包上传给服务器。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式 (按顺序排列,排在前面的先传输,大端格式)
上行	SendTest	0x14	DTU上传测量数据	NetState(uchar)\|TestCode(uchar)\|Value1(int16) \| Value2(int16)...
下行	SendTestAck	0x14	服务器响应DTU上传测量数据	TestCode(uchar)

NetState: 网络状态.DTU通讯模块的CSQ值。

TestCode: 测量值标识码。为了DTU同步Value数据到服务器，服务器收到SendTest数据包并成功解析、存储后将此TestCode回传给DTU。

当DTU本地的各种Value发生变化且满足SendTestMode要求时，本地记录的TestCode加一（255加1等于0），然后和所有的Value打包成SendTest数据包上传给服务器，当服务器收到SendTest数据包且成功解析并保存后将其值返回给DTU即可，假如服务器收到的SendTest数据包和事先约定的数据包不相符（比如个数少了），则服务器可以通过将TestCode减一(0减1等于255)后再回传给DTU，这样DTU会触发重传。TestCode服务器不需要保存在数据库中。

Value1 : 第一个寄存器地址里的值；

Value2 : 第二个寄存器地址里的值；

Value3 : 第三个寄存器地址里的值；

Value4 : 第四个寄存器地址里的值；

......

七.ReadTest和ReadTestACK及相关的Data含义

ResdTest用于服务器查询指定寄存器的数据。

ResdTestAck是DTU返回给服务器的数据包，由对应的寄存器的值(value)组成。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式 (按顺序排列,排在前面的先传输,大端格式)
下行	ResdTest	0x18	服务器查询DTU	ReadValueDev1(uchar)\|ReadValueAddr1 (int16)\|ReadValueDev2(uchar)\| ReadValueAddr2(int16)\|...
上行	ResdTestAck	0x18	DTU响应服务器查询	Result(uchar)\|ReadValue1(int16)\| ReadValue12(int16)......

上行ResdTest：

ReadValueDev1，ReadValueAddr1：从机号，寄存器地址

ReadValueDev2，ReadValueAddr2：从机号，寄存器地址

ReadValueDev3，ReadValueAddr3：从机号，寄存器地址

ReadValueDev4，ReadValueAddr4：从机号，寄存器地址

ReadValueDev5，ReadValueAddr5：从机号，寄存器地址

......

下行ResdTestAck：

成功返回：

Result：1

ReadValue1: 第一个寄存器地址里的值

ReadValue2: 第一个寄存器地址里的值

ReadValue3: 第一个寄存器地址里的值

ReadValue4: 第一个寄存器地址里的值

ReadValue5: 第一个寄存器地址里的值

......

失败返回：

Result：0

八. SetControl和SetControl Ack及相关的Data含义

从机中，某些寄存器是用于配置的。SetControl用于服务器给DTU下发指令，让DTU去设置某些寄存器的参数. SetControlAck为DTU响应服务器的数据包，跟服务器下发的配置参数一致，可供服务器校验配置成功与否。

传输方向	Type名称	Type值	含义	Data内容格式 (按顺序排列,排在前面的先传输,大端格式)
下行	SetControl	0x17	服务器控制DTU	SetValueDev1 (uchar) \|SetValueAddr 1(int16)\| SetValue(int16)1\| SetValueDev2 (uchar) \|SetValueAddr 2(int16)\| SetValue(int16)2\|......
上行	SetControlAck	0x17	DTU响应服务器	Result(uchar)\|SetValueDevAck1 (uchar)\|SetValueAddrAck1 (int16)\| SetValueAck1 (int16) \|SetValueDevAck2 (uchar)\|SetValueAddrAck2 (int16)\| SetValueAck2 (int16)\|......