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## 2、代码使用
### 2.0 基本步骤
1. 第一步,将core_iot目录拷贝到你的项目的上一级目录。
2. 第二步,打开项目的pro文件,引入物联网组件,include ($$PWD/../core_iot/core_iot.pri)。
3. 第三步,在代码文件引入对应头文件,#include "iothelper.h" #include "iotbase.h" #include "iotmodbusbase.h",使用代码。
### 2.1 modbus
- 不同协议的端口通过传入不同的端口类型字符串区分。
- 串口采集需要设置串口号和波特率,网络采集需要设置主机地址和端口。
- 各种参数都有默认值,不设置就按照默认值处理。
- 协议类型中的Web是指websocket,也就是走websocket通信。
- 无论是串口采集还是网络采集,数据处理部分完全一致。采集到的数据都是按照统一的格式信号发出来。
- 数据顺序格式在下面的文档中使用说明部分有具体说明。
#### 2.1.1 串口采集
```cpp
//实例化串口采集类
IotBase *iotBase = IotHelper::newIotBase("Modbus_Rtu_Com");
//设置串口号和波特率
iotBase->setComName("COM1");
iotBase->setBaudRate(9600);
//指定采集的设备地址集合
QList<quint8> addrs;
addrs << 1 << 2 << 3;
//指定采集的寄存器起始地址
QList<int> indexs;
indexs << 0 << 0 << 0;
//指定采集的寄存器数量个数
QList<int> numbers;
numbers << 4 << 4 << 4;
//指定采集的数据顺序格式
QList<DataFormat> formats;
formats << Short_BA << Short_BA << Long_DCBA;
//设置采集的参数集合
iotBase->setInfo(addrs, indexs, numbers, formats);
//启动采集
iotBase->start();
```
#### 2.1.2 网络采集
```cpp
//实例化串口采集类
IotBase *iotBase = IotHelper::newIotBase("Modbus_Tcp");
//设置串口号和波特率
iotBase->setHostName("127.0.0.1");
iotBase->setHostPort(502);
//指定采集的设备地址集合
QList<quint8> addrs;
addrs << 1 << 2 << 3;
//指定采集的寄存器起始地址
QList<int> indexs;
indexs << 0 << 0 << 0;
//指定采集的寄存器数量个数
QList<int> numbers;
numbers << 4 << 4 << 4;
//指定采集的数据顺序格式
QList<DataFormat> formats;
formats << Short_BA << Short_BA << Long_DCBA;
//设置采集的参数集合
iotBase->setInfo(addrs, indexs, numbers, formats);
//启动采集
iotBase->start();
```
#### 2.1.3 线程运行
```cpp
//取消原来的启动
//iotBase->start();
//默认不是单独的线程运行/如果需要多线程运行/需要手动指定线程
QThread *iotThread = new QThread;
//关联信号槽/线程启动自动开始采集/线程结束自动销毁采集类
connect(iotThread, SIGNAL(started()), iotBase, SLOT(start()));
connect(iotThread, SIGNAL(finished()), iotBase, SLOT(deleteLater()));
//将采集类移动到线程执行
iotBase->moveToThread(iotThread);
//启动采集线程
iotThread->start();
```
#### 2.1.4 数据处理
```cpp
//关联采集数据信号
connect(iotBase, SIGNAL(receiveValue(QString, quint8, QList<float>)), this, SLOT(receiveValue(QString, quint8, QList<float>)));
//采集了几个寄存器/这里的数据就有几个
//为了兼容可能的数据格式/统一采用浮点数据作为参数的数据类型
void frmIotServer::receiveValue(const QString &portName, quint8 addr, const QList<float> &values)
{
}
```
### 2.2 mqtt
```cpp
//实例化mqtt采集类
IotMqttBase *mqttBase = new IotMqttBase(this);
//取出mqtt通信对象
QMqttClient *mqttClient = mqttBase->getMqttClient();
//关联收到数据信号
connect(mqttClient, SIGNAL(messageReceived(QByteArray, QMqttTopicName)), this, SLOT(messageReceived(QByteArray, QMqttTopicName)));
//设置通信参数/主机地址和端口参数必须设置
mqttClient->setHostname("broker.emqx.io");
mqttClient->setPort(1883);
//还有其他一堆参数根据情况按需设置
.....
//连接到服务器
mqttBase->connectToHost();
//从服务器断开
mqttBase->disconnectFromHost();
//发布主题
mqttClient->publish("qtmqtt/topic", "hello");
//订阅主题
mqttClient->subscribe("qtmqtt/topic");
```
## 3、使用说明
1. 设备模拟中如果设备地址填0则表示应答数据的地址取收到的地址,意味着永远不判断地址是否正确。
2. 设备采集会自动过滤掉离线的设备加快采集速度,并在60s间隔重新轮询一次所有设备,以便重新读取上线的设备,可以手动单击重新读取按钮用来立即执行采集所有设备。
3. **无论是modbus还是mqtt,都只是一个协议规范,根据该规范传输数据,至于对应数据位表示何种含义,比如是温度值还是湿度值,则由具体的厂家硬件决定,需要参考对应的厂家说明。**
4. 既然是个数据规范,那就无所谓是走串口还是网络或者websocket,理论上都可以,只是拿到数据后数据解析规则一样。
5. modbus slave模拟仿真工具使用说明 [https://zhuanlan.zhihu.com/p/529828725](https://zhuanlan.zhihu.com/p/529828725) 。
### 3.1 设备采集-Server
#### 3.1.0 数据格式
- 和其他的modbus采集工具一样,本组件也支持各种数据格式,其实就是高字节低字节的顺序。
- 一般是2字节表示一个数据,后面又有4字节表示一个数据,目前好像还有8字节表示一个数据的设备。
- 不同厂家的设备对应的字节顺序可能不同,要求可以自定义顺序,以便满足各种设备的接入。
- 4字节的数据可以是长整型,也可能是浮点数,按照标准规则计算出浮点值。面对浮点数的采集,很多国内的厂商的做法是以长整型数据发出,再除以一个值比如1000进行换算,因为下位机往往是单片机,单片机对浮点数运算很鸡肋很吃力。
- 最终的数据解析还要区分有符号和无符号,一般都是有符号,因为可以表示负数,比如温度就有负数。目前本组件都是按照有符号进行运算,后面有场景需要可以增加无符号的支持。
- 如果发现数据解析不对,可以调整对应的顺序试试。
- Short_AB,短整型数据,总共2字节,正序,高字节在前,低字节在后。
- Short_BA,短整型数据,总共2字节,反序,低字节在前,高字节在后。
- Long_ABCD,长整型数据,总共4字节,大端模式正序。
- Long_DCBA,长整型数据,总共4字节,小端模式正序。
- Long_BADC,长整型数据,总共4字节,大端模式反序。
- Long_CDAB,长整型数据,总共4字节,小端模式反序。
- Float_ABCD,浮点型数据,总共4字节,大端模式正序。
- Float_DCBA,浮点型数据,总共4字节,小端模式正序。
- Float_BADC,浮点型数据,总共4字节,大端模式反序。
- Float_CDAB,浮点型数据,总共4字节,小端模式反序。







#### 3.1.1 数据采集
1. 第一步,协议类型选择,本组件支持多种协议类型,如果选择的com,则需要填写串口号和波特率,选择的网络比如TCP,需要填写主机和端口号。
2. 第二步,选择轮询间隔,默认1s轮询一次。
3. 第三步,选择超时次数,默认3次,表示轮询3次还没有收到数据就离线。
4. 第四步,添加要采集的设备地址,起始地址和采集数量。默认会有三个地址,可以直接在表格中修改后再单击保存。
- 单击添加按钮,会生成一个默认值的新行,直接修改值,单击保存。
- 单击删除按钮,会将当前选中的行删除,删除后自动保存。
- 单击保存按钮,将表格中的所有数据保存到配置文件。
- 单击清空按钮,将表格中的所有数据清空,自动保存。
- 第一列填设备地址,1个字节,范围值1-247,切记这里是从1开始的。在RTU协议中对应在第一个字节,在TCP协议中对应在第六个字节。
- 第二列填寄存器开始地址,2个字节,范围值0-65535,切记这里是从0开始的,0表示第一个寄存器。
- 第三列填采集的数量,2个字节,和开始地址组合使用,开始地址+数量<=65535。
- 如果开始地址填0,采集数量填2,则表示采集寄存器1、寄存器2共2个寄存器的数据。
- 如果开始地址填7,采集数量填4,则表示采集寄存器8、寄存器9、寄存器10、寄存器11共4个寄存器的数据。
- 第四列填数据顺序格式,见上面数据格式说明。一般填Short_BA、Long_DCBA。
5. 单击启动服务按钮,会自动启动采集线程,如果采集设备存在则会显示对应采集到的数据。
6. 单击重新读取按钮,会立即复位设备离线状态,全部设备重新采集。为什么需要这个?因为一般在modbus采集过程中,都是按照轮询的方式采集的,但是实际场景中有些设备坏了或者根本没有,那每次都占用一次轮询时间是不是很浪费呢?这就需要自动跳过离线的设备,加快轮询速度。但是可能后面设备又接上去了,这个时候要么等待重连时间到了去采集,要么单击这个重新读取按钮立即触发。联调过程中往往喜欢单击这个按钮去立即触发一次,因为重连时间可能会比较大,傻傻的等待也不是个事。
7. 单击清空数据按钮,会清空左侧显示的数据,双击左侧的显示栏也会自动清空。
8. 所有收发的数据也会打印显示在左侧,方便查阅分析问题,也可以看到采集到的最终的值。
#### 3.1.2 数据写入
1. 第一步,生成寄存器复选框、寄存器地址框、寄存器数值框,数量下拉框选择要生成的数量,自动一键生成。复选框的作用是用于单个写入数据,勾选了则表示该寄存器需要写入数据。寄存器地址可以更改,默认按照0-64依次递增。
2. 第二步,填写好设备地址,从1开始,也就是对哪个设备写入数据。
3. 第三步,单击写入数据/单个写入按钮,对勾选的寄存器地址写入对应微调框的值。会依次发送勾选了所在行的值。
4. 第四步,如果需要连续写入,还需要设置开始地址和写入数量,再单击连续写入按钮。比如要连续写入数据 01 10 07 d4 00 02 04 00 00 03 e8 d9 8e ,设备地址填1,开始地址填2004(07 d4=2004),写入数量填2(00 02),上面寄存器面板中随便找个行,填寄存器地址2004(程序会自动找到要写入的起始寄存器地址所在行),右侧填数据0,下面这个寄存器数值填1000,00 00 03 e8 表示两个寄存器的数据,分别数寄存器2004=0,,2005=1000。由于是连续写入,所以只需要填第一个起始寄存器的地址即可,后面的只需要填数据。
5. 单个写入对应功能码0x06,连续写入对应功能码0x10。
6. 写入动作和写入成功在左侧都有打印显示,一般是深绿色颜色显示,关键字写寄存器。
7. 寄存器地址默认最大到64,可更改,比如要写入数据 01 06 07 D1 00 00 D8 87,则勾选一个复选框,然后在后面填地址2001(07 D1=寄存器地址2001),后面填数据0,单击单个写入按钮即可。
8. 所有的勾选状态和寄存器地址和数值,都会自动保存到配置文件,下次打开自动读取并应用。
### 3.2 设备模拟-Com
1. 第一步,填写要模拟的设备地址,0表示自动处理,也就是收到什么地址就应答什么地址。
2. 第二步,填写对应的串口号和波特率。
3. 第三步,单击打开串口,成功后会变成关闭串口字样。
4. 单击清空数据会将左侧打印栏的信息清空。
5. 右侧一堆微调框用于模拟对应设备多个寄存器地址的值,默认是8个寄存器,微调框可以输入负数值。
6. 单击随机按钮,用于随机生成该范围值的数据,方便测试验证数据。
### 3.3 设备模拟-Tcp
1. 第一步,填写要模拟的设备地址,0表示自动处理,也就是收到什么地址就应答什么地址。
2. 第二步,填写监听的端口号,这里没有指定网卡,默认绑定所有网卡。无论连接哪个网卡的端口都能连通。
3. 第三步,选择数据模式,可选Rtu模式和Net模式。
4. 第四步,单击开始监听,监听成功会变成关闭监听字样。
5. 单击清空数据会将左侧打印栏的信息清空。
6. 右侧一堆微调框用于模拟对应设备多个寄存器地址的值,默认是8个寄存器,微调框可以输入负数值。
7. 单击随机按钮,用于随机生成该范围值的数据,方便测试验证数据。
### 3.4 设备模拟-Udp
1. 第一步,填写要模拟的设备地址,0表示自动处理,也就是收到什么地址就应答什么地址。
2. 第二步,填写监听的端口号,这里没有指定网卡,默认绑定所有网卡。无论连接哪个网卡的端口都能连通。
3. 第三步,选择数据模式,可选Rtu模式和Net模式。
4. 第四步,单击开始监听,监听成功会变成关闭监听字样。
5. 单击清空数据会将左侧打印栏的信息清空。
6. 右侧一堆微调框用于模拟对应设备多个寄存器地址的值,默认是8个寄存器,微调框可以输入负数值。
7. 单击随机按钮,用于随机生成该范围值的数据,方便测试验证数据。
### 3.5 设备模拟-Web
1. 第一步,填写要模拟的设备地址,0表示自动处理,也就是收到什么地址就应答什么地址。
2. 第二步,填写监听的端口号,这里没有指定网卡,默认绑定所有网卡。无论连接哪个网卡的端口都能连通。
3. 第三步,选择数据模式,可选Rtu模式和Net模式。
4. 第四步,单击开始监听,监听成功会变成关闭监听字样。
5. 单击清空数据会将左侧打印栏的信息清空。
6. 右侧一堆微调框用于模拟对应设备多个寄存器地址的值,默认是8个寄存器,微调框可以输入负数值。
7. 单击随机按钮,用于随机生成该范围值的数据,方便测试验证数据。
### 3.6 发布订阅-Mqtt
1. 第一步,选择协议前缀,可选mqtt://、mqtts://、ws://、wss://四种,带s结尾的是走ssl通信,ws表示走websocket通信。一般选默认的mqtt://就好。
2. 第二步,填写服务所在主机地址,可以是IP地址也可以是网址,只要真实存在的就行。
3. 第三步,填写通信所用端口号,mqtt默认端口号是1883,以实际真实端口号为准。
4. 第四步,填写资源路径,这个要websocket通信才需要填写。
5. 第五步,选择协议版本,这个要和实际的一致,比如服务器不支持5.0,而这里选择的5.0则会失败。一般服务器都会支持所有协议,因为在通信过程中会告知当前用哪个协议。
6. 第六步,填写客户端唯一编号,这个可选,如果服务器要求一定要填写则填写,不然通信会失败。
7. 第七步,单击启动服务按钮,连接成功后会变成断开服务按钮。
8. 第八步,发布主题,先要在主题文本框中输入主题字符串,再单击发布主题按钮。
9. 第九步,订阅主题,先要在主题文本框中输入主题字符串,再单击订阅主题按钮。
10. 既可以发布主题,也可以订阅主题,还可以取消订阅的主题。
11. 有些场景只需要发布主题,比如下位机采集到的数据,则只需要发布主题带上数据内容即可。
12. 有些场景只需要订阅主题,比如上位机通过订阅主题获取到最新的数据,订阅对应主题后,有新的主题数据发布,就会立即更新通知订阅过的客户端。
13. 发布的主题和订阅的主题,标识可以相同也可以不同,同一个标识的才会触发通知机制,一旦发布主题就会触发通知订阅过该主题的客户端。
14. 切换到高级参数选项卡,有一堆高级参数可以设置,比如用户验证,这样可以防止非法用户访问。一般合法的用户信息需要在mqtt服务的后台设置,相当于权限控制。
## 4、功能特点
1. 支持多种物联网通信协议,包括modbus和mqtt。
2. 协议方式支持串口com通信、网络tcp通信、网络udp通信、网络websocket通信。
3. 数据规则支持rtu模式和网络模式,网络rtu模式也就是modbus rtu over tcp/udp/websocket。相当于modbus串口协议数据走网络方式通信。
4. 支持批量连续写入寄存器数值和单个写入寄存器数值。
5. 支持数据顺序格式的设置,比如大端小端,高字节在前低字节在前的设置。支持Short_AB、Short_BA、Long_ABCD、Long_CDAB、Long_BADC、Long_DCBA、Float_ABCD、Float_CDAB、Float_BADC、Float_DCBA等。
6. 支持数据位字节数设置,比如短整型、长整型、浮点型等。常规的一般是2字节表示一个数据位,也有设备是4字节表示一个数据位,还有4字节浮点数的形式。后期可能还有8字节一个数据位。
7. 支持mqtt协议,可设置主机地址和端口、协议版本、唯一标号、用户名称、用户密码。
8. 支持mqtt发布主题、订阅主题、取消订阅。
9. 定时自动发布主题,可设置保活时间、超时时间、过期时间。mqtt通信自动重连。
10. mqtt模拟数据收发支持多种格式,文本、json、base64、hex等。
11. mqtt同时支持websocket方式,还支持ssl方式通信。
12. 支持多种采集通讯方式,包括串口和网络等,可自由拓展其他方式。可同时采集多路。
13. 自定义采集间隔(精确到毫秒)和超时次数,超时后自动将离线的文件从轮询队列中移除,加快轮询速度。
14. 可设置最大超时重连间隔,将离线的设备重新探测一次,保证设备恢复正常后能够重新加入轮询队列。
15. 同时提供了设备模拟工具,支持各种协议,支持设定多个设备的数据值。
16. 模拟工具可随机切换模拟数据值,要正常随机数据就模拟生成正常范围的数据,要报警数据就模拟生成报警范围的数据。方便测试。
17. 多线程采集和解析数据,以信号的方式发送解析结果,不卡主线程。
18. 架构采用基类继承方式,通用处理在基类,极易拓展其他通信方式。
19. 接口友好,使用非常简单,设置要采集的地址集合、开始索引集合、采集数量集合、数据顺序格式四个参数即可。会自动组装对应协议的数据发送。
20. 采集后的数据以统一格式的信号发出来,非常简单易用。支持浮点型数据。
21. 采集指令有优先级,如果有自定义的数据需要优先执行。可以将优先级高的指令调用append方法插入即可。可批量采集也可单个采集。
22. 支持利用现有的通信链路发送自定义数据,这个数据可以不是标准的modbus协议,比如有时候需要一些私有协议数据,利用现有链路发送下去执行。
23. 多线程高并发,每个端口采集都是一个独立的线程,互不干扰,支持成千上万个设备采集。
24. 代码做了兼容,支持各种编译器,同时支持Qt4、Qt5、Qt6。
25. 跨平台,支持windows、linux、mac、嵌入式linux、android、各种国产系统和开发板等。
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