Modbus_communication/Modbus_communication/Modbus_TCP/TCP_client.cpp

#include "TCP_client.h"


/*********************************************************************************************
* 功能    ：	检测socket版本
* 描述	  ：	检测socket版本是否一致
* 输入    ：    无
* 输出    ：    true  socket版本一致
*				false socket版本不一致
*********************************************************************************************/
bool InitSocket_Version(void)
{
	WORD sockVersion = MAKEWORD(2, 2);//使用winsocket2.2版本
	WSADATA wsaData;
	if (WSAStartup(sockVersion, &wsaData) != 0)
	{
		return false;
	}
	return true;
}

/*********************************************************************************************
* 功能    ：	IP地址有效性检测
* 描述	  ：	检测输入的IP地址是否合法
* 输入    ：    IP   输入的IP地址
* 输出    ：    true  IP地址合法
*				false IP地址非法
*********************************************************************************************/
bool Check_IP(string IP)
{
	int s[4];
	string ip = IP;
	if (ip.length() < 7 || ip.length() > 15) //长度判定
		return false;
	if (sscanf_s(IP.c_str(), "%d.%d.%d.%d", &s[0], &s[1], &s[2], &s[3]) != 4) //IPV4格式正确
	{
		return false;
	}
	string newip = to_string(s[0]) + "." + to_string(s[1]) + "." + to_string(s[2]) + "." + to_string(s[3]);
	if (ip != newip) //前导0
		return false;
	if ((s[0] & 0xffffff00) || (s[1] & 0xffffff00) || (s[2] & 0xffffff00) || (s[3] & 0xffffff00)) //判断每一段大小是否符合要求
	{
		return false;
	}
	return true;
}

/*********************************************************************************************
* 功能    ：	获取从站IP地址和端口号
* 描述	  ：	终端输入从站IP地址和端口号
* 输入    ：    IP 地址   （IPV4）
*				*Port_number 端口号（1-65535）
* 输出    ：    无
*********************************************************************************************/
void Input_IP(string& IP, unsigned int *Port_number)
{
	int i = 1;
	do
	{
		if (i == 1)
		{
			cout << "请输入从站IP：";
			i = 0;
		}
		else
			cout << "IP地址格式不正确，请重新输入从站IP：";
		cin >> IP;
	} while (!Check_IP(IP));

	i = 1;
	cout << "IP地址输格式入正确，请输入从站端口号：";
	do
	{
		if (i != 1)
			cout << "请重新输入从站端口号：";
		cin >> *Port_number;
		i = 0;
	} while (*Port_number == 0 || *Port_number > 65535); //端口不能为0 ，端口号范围0---65535

}

/*********************************************************************************************
* 功能    ：	初始化客户端
* 描述	  ：	根据终端输入从站IP地址和端口号连接对应的服务器,设置超时时间
* 输入    ：    IP 地址   （IPV4）
*				Port_number 端口号（1-65535）
* 输出    ：    ClientSocket 连接成功的套接字
*********************************************************************************************/
SOCKET Init_client(string IP, unsigned int Port_number)
{
	if (InitSocket_Version() == 0)
		return INVALID_SOCKET;
	SOCKET ClientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
	sockaddr_in Serversock_in;
	Serversock_in.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr(IP.c_str());
	Serversock_in.sin_family = AF_INET;
	Serversock_in.sin_port = htons(Port_number);
	while (SOCKET_ERROR == connect(ClientSocket, (SOCKADDR*)&Serversock_in, sizeof(SOCKADDR)))
	{
		cout << "尝试连接TCP从站失败" << endl;
	}
	cout << "连接TCP从站成功" << endl;
	TIMEVAL timeout;
	timeout.tv_sec = 20000;  //ms
	timeout.tv_usec = 0;  //us
	setsockopt(ClientSocket, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (char *)&timeout, sizeof(struct timeval));//设置接收超时时间
	return ClientSocket;
}

/*********************************************************************************************
* 功能    ：	清除接收缓冲区中的数据
* 描述	  ：	每一次发送请求前清空缓存区数据
* 输入    ：    ClientSocket 客户端套接字
* 输出    ：    无
*********************************************************************************************/
void Clear_recv_buf(SOCKET clientSocket)
{
	struct timeval tmOut;
	tmOut.tv_sec = 0;
	tmOut.tv_usec = 0;
	fd_set  fds;
	int nRet;
	char tmp[2];
	memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
	while (1)
	{
		FD_ZERO(&fds);
		FD_SET(clientSocket, &fds);
		nRet = select(FD_SETSIZE, &fds, NULL, NULL, &tmOut);
		if (nRet == 0)
			break;
		recv(clientSocket, tmp, 1, 0);
	}
}

void Printf_Coil_date(UINT8 *Response_Message, UINT8 *Request_Message)
{
	printf("从站设备ID %02X 功能码为 %02X\n", Response_Message[6], Response_Message[7]);
	unsigned int temp1 = ((Request_Message[8] << 8) | Request_Message[9])+1;
	unsigned int Number = ((Request_Message[10] << 8) | Request_Message[11]);
	printf("线圈起始地址为%d \n",temp1);
	unsigned int temp = temp1;
	for (int i = 0; i < Response_Message[8]; i++)
	{
		unsigned int temp2 = temp + 7;
		if (temp2 > temp1 + Number - 1)
			temp2 = temp1 + Number - 1;
		printf("线圈第%d --- %d的状态为：%02X \n", temp2, temp, Response_Message[9+i]);
		temp = temp + 8;
	}
}

void Printf_Register_date(UINT8 *Response_Message, UINT8 *Request_Message)
{
	printf("从站设备ID %02X 功能码为 %02X\n", Response_Message[6], Response_Message[7]);
	unsigned int temp1 = ((Request_Message[8] << 8) | Request_Message[9]) + 1;
	unsigned int Number = ((Request_Message[10] << 8) | Request_Message[11]);
	printf("寄存器起始地址为%d \n", temp1);
	for (int i = 0; i < Response_Message[8]; i = i + 2)
	{
		printf("寄存器第%d的值为：%02X %02X \n", temp1++, Response_Message[9 + i], Response_Message[10+i]);
	}

}
void Printf_Anomaly_date(UINT8 *Response_Message)
{
	UINT8 a = Response_Message[8];
	printf("从站设备ID %02X 功能码为 %02X\n", Response_Message[6], Response_Message[7]);
	switch (a)
	{
	case 0x01:	printf("%02X : 从站设备不支持此功能码",a); break;
	case 0x02:	printf("%02X : 指定的数据地址在从站设备中不存在",a); break;
	case 0x03:	printf("%02X : 指定的数据超过范围或者不允许使用",a); break;
	case 0x04:	printf("%02X : 从站设备处理响应的过程中，出现未知错误等",a); break;
	default:	printf("Unkown Other Error!!!!!");
	}
}




bool Analysis_Response_Message(UINT8 *Response_Message, UINT8 *Request_Message, int Response_Message_len)
{
	if (Response_Message[7] == Request_Message[7] + 0x80 && Response_Message_len == 9)//先处理异常响应
	{
		Printf_Anomaly_date(Response_Message);
		return true;
	}
	else if (Response_Message[6] == Request_Message[6]) //判断是否是正常响应帧
	{
		if (Response_Message[7] == 0x01 && Response_Message_len - 6 == Response_Message[5])
			Printf_Coil_date(Response_Message, Request_Message);
		if (Response_Message[7] == 0x03 && Response_Message_len - 6 == Response_Message[5])
			Printf_Register_date(Response_Message, Request_Message);
		if (Response_Message[7] == 0x0F)
			printf("成功写入从站线圈%d个\n", ((Request_Message[10] << 8) | Request_Message[11]));
		if (Response_Message[7] == 0x10)
			printf("成功写入从站寄存器%d个\n" ,((Request_Message[10] << 8) | Request_Message[11]));
		return true;
	}
	return false;
}

/*********************************************************************************************
* 功能    ：	运行客户端
* 描述	  ：	根据终端输入从站IP地址和端口号连接对应的服务器并且生成发送请求等待响应
* 输入    ：    IP 地址   （IPV4）
*				Port_number 端口号（1-65535）
* 输出    ：    false 执行出错   true 执行成功
*********************************************************************************************/
bool Tcp_client(string IP, unsigned int Port_number)
{
	SOCKET ClientSocket = Init_client(IP, Port_number);
	if (INVALID_SOCKET == ClientSocket)
	{
		cout << "初始化主站失败" << endl;
		return false;
	}
	UINT8 Request_Message[260];
	UINT8 Response_Message[260];
	while (true)
	{

		int Function_code = Input_Function_code();
		unsigned int Operations_Number = Input_Operations_Number(Function_code);
		unsigned int Starting_address = Input_Starting_address();
		string Write_date = Input_Write_date(Function_code, Operations_Number);
		int Request_Message_len = Crate_TCP_Message(Request_Message, Function_code, Operations_Number, Starting_address, Write_date);
		printf("主站请求 ：");
		for (int i = 0; i < Request_Message_len; i++)
		{
			printf("%02x  ", Request_Message[i]);
		}
		printf("\n");
		Log_Note(Request_Message, 1, Request_Message_len);
		Clear_recv_buf(ClientSocket);
		send(ClientSocket, (char*)Request_Message, Request_Message_len, 0);
		memset(Response_Message, 0, 260);
		int Response_Message_len = recv(ClientSocket, (char*)Response_Message, 260, 0);
		if (Response_Message_len > 0)
		{
			Log_Note(Response_Message, 0, Response_Message_len);
			printf("从站响应 ：");
			for (int i = 0; i < Response_Message_len; i++)
			{
				printf("0x%02x, ", Response_Message[i]);
			}
			printf("\n");
			if (Analysis_Response_Message(Response_Message, Request_Message, Response_Message_len))
				printf("响应报文异常\n\n");
		}
		else
			cout << "响应超时" << endl;
	}
	//关闭套接字
	closesocket(ClientSocket);
	//关闭服务
	WSACleanup();
	return true;
}