java如何利用socket通信實現(xiàn)Modbus-RTU通信協(xié)議

小編給大家分享一下java如何利用socket通信實現(xiàn)Modbus-RTU通信協(xié)議，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

Modbus

Modbus是一種串行通信協(xié)議。Modbus 一個工業(yè)上常用的通訊協(xié)議、一種通訊約定。Modbus協(xié)議包括RTU、ASCII、TCP。其中MODBUS-RTU最常用，比較簡單，在單片機上很容易實現(xiàn)。

簡單分析Modbus-RTU報文

37 03 10 3F 80 00 00 00 00 00 00 3F 80 00 00 40 40 00 00 24 dd（十六進制）
37：從站地址 ，03：功能碼，10：讀取的字節(jié)數(shù)，24 dd：crc校驗碼。其它就是傳送的數(shù)據(jù)。

4G DTU（ZHC4013）

ZHC4012是一款全網(wǎng)通七模4G DTU，支持2G/3G/4G信號透明傳輸。支持工業(yè)RS232/485等接口，直接連接設備傳輸。這個硬件是我項目中實踐過的，該設備可以通過4G運營商網(wǎng)絡與遠程服務器進行數(shù)據(jù)通信。具體操作可以到官網(wǎng)聯(lián)系客服。設備官網(wǎng)4G DTU（ZHC4013）

項目支持多個4G DTU設備數(shù)據(jù)上傳，支持控制指定4G DTU設備。

附一個測試版本的源代碼

用到的工具類

package hdo.utils;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class ModBusUtils {

    public static byte[] readInputStream(InputStream inputStream) throws IOException {
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len = 0;
        ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
        if((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
            bos.write(buffer, 0, len);
        }
        bos.close();
        return bos.toByteArray();
    }
    
    public static char byteToASCLL(byte b){
        return (char) b;
    }
   
    /*
     * 字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)16進制字符串
     */
    public static String bytes2HexString(byte[] b) {
        String r = "";
        for (int i = 0; i < b.length; i++) {
            String hex = Integer.toHexString(b[i] & 0xFF);
            if (hex.length() == 1) {
                hex = '0' + hex;
            }
            r += hex.toUpperCase()+" ";
        }
        return r;
    }

 /**
  * @TODO : 計算CRC校驗碼
  * @AUTH : linfeng
  * @DATE : 2020年8月27日 下午2:11:30
  * @return_type : String
  * @param data
  * @return
  */
 public static String getCRC3(byte[] data) {
        byte[] crc16_h = {
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41,
                (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x01, (byte) 0xC0, (byte) 0x80, (byte) 0x41, (byte) 0x00, (byte) 0xC1, (byte) 0x81, (byte) 0x40
        };

        byte[] crc16_l = {
                (byte) 0x00, (byte) 0xC0, (byte) 0xC1, (byte) 0x01, (byte) 0xC3, (byte) 0x03, (byte) 0x02, (byte) 0xC2, (byte) 0xC6, (byte) 0x06, (byte) 0x07, (byte) 0xC7, (byte) 0x05, (byte) 0xC5, (byte) 0xC4, (byte) 0x04,
                (byte) 0xCC, (byte) 0x0C, (byte) 0x0D, (byte) 0xCD, (byte) 0x0F, (byte) 0xCF, (byte) 0xCE, (byte) 0x0E, (byte) 0x0A, (byte) 0xCA, (byte) 0xCB, (byte) 0x0B, (byte) 0xC9, (byte) 0x09, (byte) 0x08, (byte) 0xC8,
                (byte) 0xD8, (byte) 0x18, (byte) 0x19, (byte) 0xD9, (byte) 0x1B, (byte) 0xDB, (byte) 0xDA, (byte) 0x1A, (byte) 0x1E, (byte) 0xDE, (byte) 0xDF, (byte) 0x1F, (byte) 0xDD, (byte) 0x1D, (byte) 0x1C, (byte) 0xDC,
                (byte) 0x14, (byte) 0xD4, (byte) 0xD5, (byte) 0x15, (byte) 0xD7, (byte) 0x17, (byte) 0x16, (byte) 0xD6, (byte) 0xD2, (byte) 0x12, (byte) 0x13, (byte) 0xD3, (byte) 0x11, (byte) 0xD1, (byte) 0xD0, (byte) 0x10,
                (byte) 0xF0, (byte) 0x30, (byte) 0x31, (byte) 0xF1, (byte) 0x33, (byte) 0xF3, (byte) 0xF2, (byte) 0x32, (byte) 0x36, (byte) 0xF6, (byte) 0xF7, (byte) 0x37, (byte) 0xF5, (byte) 0x35, (byte) 0x34, (byte) 0xF4,
                (byte) 0x3C, (byte) 0xFC, (byte) 0xFD, (byte) 0x3D, (byte) 0xFF, (byte) 0x3F, (byte) 0x3E, (byte) 0xFE, (byte) 0xFA, (byte) 0x3A, (byte) 0x3B, (byte) 0xFB, (byte) 0x39, (byte) 0xF9, (byte) 0xF8, (byte) 0x38,
                (byte) 0x28, (byte) 0xE8, (byte) 0xE9, (byte) 0x29, (byte) 0xEB, (byte) 0x2B, (byte) 0x2A, (byte) 0xEA, (byte) 0xEE, (byte) 0x2E, (byte) 0x2F, (byte) 0xEF, (byte) 0x2D, (byte) 0xED, (byte) 0xEC, (byte) 0x2C,
                (byte) 0xE4, (byte) 0x24, (byte) 0x25, (byte) 0xE5, (byte) 0x27, (byte) 0xE7, (byte) 0xE6, (byte) 0x26, (byte) 0x22, (byte) 0xE2, (byte) 0xE3, (byte) 0x23, (byte) 0xE1, (byte) 0x21, (byte) 0x20, (byte) 0xE0,
                (byte) 0xA0, (byte) 0x60, (byte) 0x61, (byte) 0xA1, (byte) 0x63, (byte) 0xA3, (byte) 0xA2, (byte) 0x62, (byte) 0x66, (byte) 0xA6, (byte) 0xA7, (byte) 0x67, (byte) 0xA5, (byte) 0x65, (byte) 0x64, (byte) 0xA4,
                (byte) 0x6C, (byte) 0xAC, (byte) 0xAD, (byte) 0x6D, (byte) 0xAF, (byte) 0x6F, (byte) 0x6E, (byte) 0xAE, (byte) 0xAA, (byte) 0x6A, (byte) 0x6B, (byte) 0xAB, (byte) 0x69, (byte) 0xA9, (byte) 0xA8, (byte) 0x68,
                (byte) 0x78, (byte) 0xB8, (byte) 0xB9, (byte) 0x79, (byte) 0xBB, (byte) 0x7B, (byte) 0x7A, (byte) 0xBA, (byte) 0xBE, (byte) 0x7E, (byte) 0x7F, (byte) 0xBF, (byte) 0x7D, (byte) 0xBD, (byte) 0xBC, (byte) 0x7C,
                (byte) 0xB4, (byte) 0x74, (byte) 0x75, (byte) 0xB5, (byte) 0x77, (byte) 0xB7, (byte) 0xB6, (byte) 0x76, (byte) 0x72, (byte) 0xB2, (byte) 0xB3, (byte) 0x73, (byte) 0xB1, (byte) 0x71, (byte) 0x70, (byte) 0xB0,
                (byte) 0x50, (byte) 0x90, (byte) 0x91, (byte) 0x51, (byte) 0x93, (byte) 0x53, (byte) 0x52, (byte) 0x92, (byte) 0x96, (byte) 0x56, (byte) 0x57, (byte) 0x97, (byte) 0x55, (byte) 0x95, (byte) 0x94, (byte) 0x54,
                (byte) 0x9C, (byte) 0x5C, (byte) 0x5D, (byte) 0x9D, (byte) 0x5F, (byte) 0x9F, (byte) 0x9E, (byte) 0x5E, (byte) 0x5A, (byte) 0x9A, (byte) 0x9B, (byte) 0x5B, (byte) 0x99, (byte) 0x59, (byte) 0x58, (byte) 0x98,
                (byte) 0x88, (byte) 0x48, (byte) 0x49, (byte) 0x89, (byte) 0x4B, (byte) 0x8B, (byte) 0x8A, (byte) 0x4A, (byte) 0x4E, (byte) 0x8E, (byte) 0x8F, (byte) 0x4F, (byte) 0x8D, (byte) 0x4D, (byte) 0x4C, (byte) 0x8C,
                (byte) 0x44, (byte) 0x84, (byte) 0x85, (byte) 0x45, (byte) 0x87, (byte) 0x47, (byte) 0x46, (byte) 0x86, (byte) 0x82, (byte) 0x42, (byte) 0x43, (byte) 0x83, (byte) 0x41, (byte) 0x81, (byte) 0x80, (byte) 0x40
        };

        int crc = 0x0000ffff;
        int ucCRCHi = 0x00ff;
        int ucCRCLo = 0x00ff;
        int iIndex;
        for (int i = 0; i < data.length; ++i) {
            iIndex = (ucCRCLo ^ data[i]) & 0x00ff;
            ucCRCLo = ucCRCHi ^ crc16_h[iIndex];
            ucCRCHi = crc16_l[iIndex];
        }

        crc = ((ucCRCHi & 0x00ff) << 8) | (ucCRCLo & 0x00ff) & 0xffff;
        //高低位互換，輸出符合相關工具對Modbus CRC16的運算
        crc = ((crc & 0xFF00) >> 8) | ((crc & 0x00FF) << 8);
        return String.format("%04X", crc);
    }
 
  /**
     * 16進制表示的字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組
     *
     * @param hexString 16進制表示的字符串
     * @return byte[] 字節(jié)數(shù)組
     */
    public static byte[] hexStringToByteArray(String hexString) {
        hexString = hexString.replaceAll(" ", "");
        int len = hexString.length();
        byte[] bytes = new byte[len / 2];
        for (int i = 0; i < len; i += 2) {
            // 兩位一組，表示一個字節(jié),把這樣表示的16進制字符串，還原成一個字節(jié)
            bytes[i / 2] = (byte) ((Character.digit(hexString.charAt(i), 16) << 4) + Character
                    .digit(hexString.charAt(i + 1), 16));
        }
        return bytes;
    }

}

服務端代碼

package hdo.utils.thread;

import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import hdo.utils.ModBusUtils;

public class SocketServer extends Thread {

 public Map<String,Socket> clientMap = new HashMap<>();
 
 public void run() {
        try {
            //創(chuàng)建socket服務端
            @SuppressWarnings("resource")
   ServerSocket server = new ServerSocket(9666);
            while (true){
                System.out.println("建立監(jiān)聽");
                Socket client = server.accept();
                System.out.println("建立連接");
                //獲取注冊包
                InputStream is = client.getInputStream();
                byte[] bytes = ModBusUtils.readInputStream(is);
                String str = "";
                for(int i=0;i<bytes.length;i++) {
                    if(i==0){
                        System.out.print("十進制："+bytes[i]+" ");
                    }else {
                        System.out.print(bytes[i]+" ");
                    }
                    str=str+ModBusUtils.byteToASCLL(bytes[i]);
                }
                System.out.println("十六進制："+ModBusUtils.bytes2HexString(bytes));
                System.out.println("注冊包："+str);
                //添加客戶端
                clientMap.put(str,client);
                Service service = new Service(clientMap);
                service.start();
            }
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }
 } 
}

package com.ruoyi.test;

import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.*;

/**
 * TODO
 *
 * @author linfeng
 * @date 2021/4/13 17:50
 */
public class Service extends Thread {
    private Map<String, Socket> clientMap = new HashMap<>();

    public Service(){
    }

    public Service(Map<String,Socket> clientMap){
        this.clientMap=clientMap;
    }

    public void run() {
        while(true) {
            try {
                for(Map.Entry<String, Socket> entry : clientMap.entrySet()) {
                    //注冊包 節(jié)點編號
                    String registrationPacket = entry.getKey();
                    Socket socket = entry.getValue();
                    assert socket != null;
                    InputStream is = socket.getInputStream();
                    OutputStream os = socket.getOutputStream();
                    if (is.available() != 0) {
                        byte[] bytes = ModBusUtils.readInputStream(is);
                        String str = ModBusUtils.bytes2HexString(bytes);
                        System.out.print("十六進制：" + str);
                        //截取對應的數(shù)據(jù)
                        List<Float> floatList = new ArrayList<>();
                        String[] arr = str.split(" ");
                        if (arr.length > 20) {
                            for (int i = 7; i < arr.length - 2; i += 4) {
                                String a = arr[i] + arr[i + 1] + arr[i + 2] + arr[i + 3];
                                Float f = Float.intBitsToFloat(Integer.valueOf(a, 16));
                                System.out.print("浮點數(shù)：" + f);
                                floatList.add(f);
                            }
                        }
                        System.out.println("節(jié)點編號：" + registrationPacket);
                        byte[] by = new byte[19];
                        by[0] = 55;
                        by[1] = 3;
                        by[2] = 16;
                        by[3] = 63;
                        by[4] = -128;
                        by[5] = 0;
                        by[6] = 0;
                        by[7] = 0;
                        by[8] = 0;
                        by[9] = 0;
                        by[10] = 0;
                        by[11] = 0;
                        by[12] = 0;
                        by[13] = 0;
                        by[14] = 0;
                        String hexStr = Integer.toHexString(Float.floatToIntBits(Float.parseFloat("2.0")));
                        byte[] b = ModBusUtils.hexStringToByteArray(hexStr);
                        by[15] = b[0];
                        by[16] = b[1];
                        by[17] = b[2];
                        by[18] = b[3];
                        //crc3校驗
                        String crc = ModBusUtils.getCRC3(by);
                        byte[] crcByte = ModBusUtils.hexStringToByteArray(crc);
                        byte[] data = new byte[21];
                        data[19] = crcByte[0];
                        data[20] = crcByte[1];
                        for (int i = 0; i < by.length; i++) {
                            data[i] = by[i];
                        }
                        os.write(data);
                        System.out.println(registrationPacket + "：寫入數(shù)據(jù)：" + Arrays.toString(data));
                    } else {
                        continue;
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            try {
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

以上是“java如何利用socket通信實現(xiàn)Modbus-RTU通信協(xié)議”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對大家有所幫助，如果還想學習更多知識，歡迎關注億速云行業(yè)資訊頻道！