在安卓中使用 Modbus

經(jīng)過(guò)上面的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)于 Modbus 有了一個(gè)大致的了解。

那么，如何在安卓中使用 Modbus 呢？如果你理解了 Modbus 的基礎(chǔ)，并且前面的兩篇文章也大致理解了，那么這就不是問(wèn)題了。

核心思路就是通過(guò)上篇文章介紹的使用 android-serialport-api 或使用 USB Host 的方法打開(kāi)串口，并獲取到輸入輸出流，然后在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)按照 Modbus 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)封裝或解析即可。

其中如何打開(kāi)串口以及獲取輸入輸出流已經(jīng)在上篇文章介紹，因此現(xiàn)在需要解決的是如何封裝/解析數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，你可以按照 Modbus 標(biāo)準(zhǔn)文檔自己動(dòng)手寫(xiě)一個(gè)。

或者，你也可以不用重復(fù)造輪子，直接使用現(xiàn)成的第三方庫(kù)。

這里我們可以使用 modbus4j，但是，從它的名字就可以看出來(lái)，這是一個(gè) java 庫(kù)，好在我們只需要使用它的解析和封裝的功能，所以在安卓中依舊可以使用。

modbus4j

老規(guī)矩，使用 modbus4j 前需要先引入依賴：

// 添加倉(cāng)庫(kù)地址

repositories {
  ...
  maven { url 'https://jitpack.io' }
}


……

// 添加依賴

implementation 'com.github.MangoAutomation:modbus4j:3.1.0'

然后在正式使用之前，我們需要新建一個(gè)類(lèi)繼承自 SerialPortWrapper ，用于實(shí)現(xiàn)在安卓上的串口功能：

class AndroidWrapper : SerialPortWrapper {
    // 關(guān)閉串口
    override fun close() {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 打開(kāi)串口
    override fun open() {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 獲取輸入流
    override fun getInputStream(): InputStream {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 獲取輸出流
    override fun getOutputStream(): OutputStream {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 獲取波特率
    override fun getBaudRate(): Int {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 獲取數(shù)據(jù)位
    override fun getDataBits(): Int {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 獲取停止位
    override fun getStopBits(): Int {
        TODO("Not yet implemented")
    }


    // 獲取校驗(yàn)位
    override fun getParity(): Int {
        TODO("Not yet implemented")
    }
}

在我們新建的這個(gè)類(lèi)中重寫(xiě)上述幾個(gè)方法，用于提供串口通信所需要的幾個(gè)參數(shù)即可。

然后，初始化 modbus4j 并發(fā)送消息：

val modbusFactory = ModbusFactory()


val wrapper: SerialPortWrapper = AndroidWrapper()


// 創(chuàng)建管理對(duì)象
val master = modbusFactory.createRtuMaster(wrapper)

// 發(fā)送消息
val request = ……
val response = master.send(request) // requst 為要發(fā)送的數(shù)據(jù)，response 為接收到的響應(yīng)數(shù)據(jù)

上面就是 modbus4j 的簡(jiǎn)單使用方法，如果同學(xué)們甚至都不想自己去完成串口通信的話，還可以用這個(gè)庫(kù) Modbus4Android ，這個(gè)庫(kù)基于 android-serialport-api 和 上面的 modbus4j 封裝了一個(gè)安卓上到手即用的 Modbus 庫(kù)。

不過(guò)它使用的是 android-serialport-api 實(shí)現(xiàn)串口通信，如果需要使用 USB Host 的話可能還是需要自己去封裝一個(gè)庫(kù)了。（等我找到合適的測(cè)試設(shè)備后抽空我也封裝一個(gè)）

并且，這個(gè)庫(kù)使用了 RxJava 如果不喜歡 RxJava 的話也得自己封裝一個(gè)了，其實(shí)封裝起來(lái)也不算難，完全可以基于這個(gè)庫(kù)自己改一改就好了。

Modbus4Android

使用這個(gè)庫(kù)的第一步，依舊是導(dǎo)入依賴：

// 添加遠(yuǎn)程倉(cāng)庫(kù)
repositories {
   maven { url 'https://jitpack.io' }
}


……


// 添加依賴
dependencies {
   implementation 'com.github.licheedev:Modbus4Android:2.0.2'
}

接下來(lái)，為了方便使用，同時(shí)為了避免重復(fù)初始化，我們可以創(chuàng)建一個(gè)全局單例實(shí)例 ModbusManager ：

class ModbusManager : ModbusWorker() {






    /**
     * 釋放整個(gè)ModbusManager，單例會(huì)被置null
     */
    @Synchronized
    override fun release() {
        super.release()
        sInstance = null
    }


    companion object {
        @Volatile
        private var sInstance: ModbusManager? = null
        fun getInstance(): ModbusManager {
            var manager = sInstance
            if (manager == null) {
                synchronized(ModbusManager::class.java) {
                    manager = sInstance
                    if (manager == null) {
                        manager = ModbusManager()
                        sInstance = manager
                    }
                }
            }
            return manager!!
        }
    }
}

復(fù)制代碼

然后初始化串口連接：

private fun initConnect(): Boolean {
    Log.i(TAG, "initConnect: 開(kāi)始初始化連接 Modbus\\nconfig=$config")


    val param = SerialParam
        .create(config.serialPath, config.serialRate) // 串口地址和波特率
        .setDataBits(config.serialDataBits) // 數(shù)據(jù)位
        .setParity(config.serialParity) // 校驗(yàn)位
        .setStopBits(config.serialStopBits) // 停止位
        .setTimeout(config.serialTimeout)  //超時(shí)時(shí)間
        .setRetries(config.serialRetries) // 重試次數(shù)


    try {
        // 初始化前先關(guān)閉，避免串口已經(jīng)被打開(kāi)過(guò)
        ModbusManager.getInstance().closeModbusMaster()
        val modbusMaster = ModbusManager.getInstance().syncInit(param)
        return true
        // 初始化（打開(kāi)串口）成功
    } catch (e: ModbusInitException) {
        Log.e(TAG, "initConnect: 初始化modbus出錯(cuò)！", e)
    } catch (e: InterruptedException) {
        Log.e(TAG, "initConnect: 初始化modbus出錯(cuò)！", e)
    } catch (e: ExecutionException) {
        Log.e(TAG, "initConnect: 初始化modbus出錯(cuò)！", e)
    } catch (e: ModbusTransportException) {
        Log.e(TAG, "initConnect: 初始化modbus出錯(cuò)！", e)
    } catch (e: ModbusRespException) {
        Log.e(TAG, "initConnect: 初始化modbus出錯(cuò)！", e)
    }
    return false
}

完成上述步驟后，我們就可以開(kāi)始發(fā)送請(qǐng)求并接收數(shù)據(jù)了。

這里依舊以讀取線圈數(shù)據(jù)為例，我們可以使用同步請(qǐng)求：

val slaveId = 1 // 從站地址
val start = 00001 // 讀取的起始位置
val len = 1 // 需要讀取的長(zhǎng)度


val response = ModbusManager.getInstance().syncReadCoil(slaveId, start, len)

其中的 response即為響應(yīng)數(shù)據(jù)信息。

另外，我們也可以使用異步讀取的方式：

ModbusManager.getInstance().readCoil(slaveId, start, len, object : ModbusCallback

該庫(kù)支持的所有讀取方法如下：

所有寫(xiě)數(shù)據(jù)方法如下：

總結(jié)

我們?cè)谶@篇文章中介紹了在安卓中使用串口通信時(shí)大概率會(huì)接觸到的一種應(yīng)用層協(xié)議 -- Modbus，并講解了如何在安卓中使用 Modbus ，另外介紹了幾個(gè)個(gè)人認(rèn)為比較好用的第三方庫(kù)。