modbus_tcp的实现 through python.

0.引言

当前科技似乎处于加速发展期，各个模块都在快速迭代，迭代的速度会让既有的一些经验产生问题，在用python实现modbus_tcp协议时，网上流传的一些代码中import语句会出现问题。导致pymodbus模块用起来很不好用。

这个原因出在一个子模块的命名上。

pymodbus为了区分同步和异步操作，使用了sync和async作为一整个子模块的分支节点名。然后因为asyn是python的关键字，然后呢，python发现了类似的问题，在3.7附近的某个版本，把这个问题改掉了。但是 pymodbus自己同样做了规避。它也改了，直接取消了这两个分支节点。将代码上移。然后既有的一些代码就都会在import阶段就会报错。

1.?示例：写寄存器区域0x10指令的实现

correct code after Dec12,2023

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import sys
import struct
from pymodbus.client import ModbusTcpClient

# modbus_tcp 0x10 cmd
def gpModbusTcpWriteRegisters(SERVER_HOST, SERVER_PORT, base_addr, u16arrayInBigEndiant):
    # Create a Modbus TCP client
    client = ModbusTcpClient(SERVER_HOST, SERVER_PORT)

    # Connect to the Modbus TCP server
    client.connect()

    # Write to a range of holding registers 
    slave_address = 1
    response = client.write_registers(base_addr, u16arrayInBigEndiant, slave_address)
    if response.isError():
        print('Write error:', response)
    else:
        print('Write successful')

    # Disconnect from the Modbus TCP server
    client.close()

#sampleframe and comments
'''
frame of 0x10 write holding registers:
00 01 00 00 00 57 01 10 10 00 00 28 50 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 3F 99 99 9A BF 99 99 9A 

00 01：事务标识符（Transaction Identifier），用于标识通信的不同事务。
00 00：协议标识符（Protocol Identifier），用于指定使用的 Modbus 协议。
00 57：消息长度（Length），表示请求帧中除了事务标识符和协议标识符之外的字节数。即前六字节后的所有字节和。
01：单元标识符（Unit Identifier），用于指定 Modbus 设备的地址。
10：功能码（Function Code），表示该请求是写多个保持寄存器的请求。
10 00：起始地址（Starting Address），指定要写入的保持寄存器的起始地址。
00 28：寄存器数量（Quantity of Registers），指定要写入的连续保持寄存器的数量。
50：后续数据长度（Byte Count），表示紧随该字节之后的写入数据的字节数。（注意：0x50+0x07=0x57=消息长度(Length)）
3F 99：写入数据，表示要写入的第一个保持寄存器的值。3F 99 99 9A = float(1.2)
99 9A：写入数据，表示要写入的第二个保持寄存器的值。
BF 99：写入数据，表示要写入的第三个保持寄存器的值。BF 99 99 9A = float(-1.2)
99 9A：写入数据，表示要写入的第四个保持寄存器的值。
....

注1：modbus_tcp无需校验，因为tcp协议会保证正确性。所以尾部没有追加的校验位。
注2：modbus_tcp没有加密和登陆机制，最简单的实现，可以使用向特定寄存器位置写入Magic Word实现，英文似乎称之为Kick off。

'''

上面是当前有效的命令0x10，区段寄存器写入的代码。其他依此类推。

Modbus协议遵从大端模式，如果自己整理寄存器数据，建议设置为大端模式，避免不必要的三方调试开销：

def floatArray2U16Array(float_array):
    byte_array = bytes([b for f in float_array for b in bytearray(struct.pack('>f', f))])
    u16_array = [int.from_bytes(byte_array[i:i+2], 'big', signed=False) for i in range(0, len(byte_array), 2)]
    return u16_array

因为Modbus每个寄存器是16位，上面将floatArray转为能够供WriteRegisters使用的ushort数组的过程。其他的数据格式以此类推。