modbus-tcp-koa-server

项目分成三个部分：

1. 基于koa2的后端，作为Modbus Tcp的客户端与从机连接。接收Http请求并根据请求参数对从机进行读写。

2. 一个基于python pymodbus的客户端，用于循环读取从机信息并通过winsound播放对应的声音。

3. 一个简单的html页面，用于循环向koa2后端发送请求，请求内容是 不知道为什么被演奏的 《春日影》的简谱的信息。

由于本项目为纯软件系统，没有任何硬件设备，需要大家自行使用 modbus slave 的模拟软件进行从机的模拟。

运行方式

# koa2 程序
npm run dev

python 程序直接运行即可。

html 可以使用 vscode 的 live server 插件部署

koa2 后端程序

主要工作是设计了读取和写入两个接口，用于批量读取或写入任意数量的从机的任意数量的存储区。

读取

可以指定若干个从机，对其发起读取存储区请求。每一个请求需要指定读取的起始地址、长度和读取的存储区类型

方法	POST
URL	/modbus_tcp_test/read
请求参数	body parameter

请求数据说明：

参数名	参数类型	参数说明
clientId	number	modbus slave 的 id
readInfo	array	对应从机的请求内容数组
dataAddress	number	数据起始地址
length	number	请求数据长度
type	string(enum)	请求读取的存储区类型

type的可取值为:

• HoldingRegisters 输出寄存器

• InputRegisters 输入寄存器

• CoilStatus 输出线圈

• InputStatus 输入线圈

请求参数示例：

{
  "data": [
    {
      "clientId": 1,
      "readInfo": [
        {
          "dataAddress": 0,
          "length": 8,
          "type": "HoldingRegisters"
        }
      ]
    }
  ]
}

返回数据说明：

参数名	参数类型	参数说明
clientId	number	modbus slave 的 id
results	array	请求结果数组
status	boolean	该请求是否成功
value	array	请求结果
msg	string	当请求失败的错误信息

返回数据示例：

[
  {
    "clientId": 1,
    "results": [
      {
        "status": true,
        "value": [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
      }
    ]
  },
  {
    "clientId": 2,
    "results": [
      {
        "status": false,
        "msg": "Timed out"
      }
    ]
  }
]

写入

可以指定若干个从机，对其发起写入存储区请求。每一个请求需要指定读取的起始地址、写入数据和读取的存储区类型

方法	POST
URL	/modbus_tcp_test/write
请求参数	body parameter

请求数据说明：

参数名	参数类型	参数说明
clientId	number	modbus slave 的 id
writeInfo	array	对应从机的请求内容数组
dataAddress	number	数据起始地址
value	number[] or boolean[]	请求写入的数据数组
type	string(enum)	请求读取的存储区类型

type的可取值为:

• Register 输出寄存器

• Coil 输出线圈

请求参数示例：

{
  "data": [
    {
      "clientId": 1,
      "writeInfo": [
        {
          "dataAddress": 0,
          "type": "Register",
          "value": [1, 2, 3, 4]
        }
      ]
    },
    {
      "clientId": 2,
      "writeInfo": [
        {
          "dataAddress": 1,
          "type": "Coil",
          "value": [true, false, true, true, false]
        }
      ]
    }
  ]
}

返回数据说明：

参数名	参数类型	参数说明
clientId	number	modbus slave 的 id
results	array	请求结果数组
status	boolean	该请求是否成功
msg	string	当请求失败的错误信息

返回数据示例：

[
  {
    "clientId": 1,
    "results": [
      {
        "status": true
      }
    ]
  },
  {
    "clientId": 2,
    "results": [
      {
        "status": false,
        "msg": "Timed out"
      }
    ]
  }
]

todo:

• 对不同从机使用单独的 client 连接

• 设计数据存储已经连接的从机

基于 python pymodbus 的客户端

用于模拟一个发声设备。

使用死循环不断读取 id 为 1 的从机 的前三个输出寄存器。

• 寄存器 0：表示当前音节的序号，只有当序号发生改变时才会更改输出的声音。

• 寄存器 1：表示音节标识，包含 1、2、3、4、5、6、7 及其高音和低音(乐理白痴的拙劣理解)，根据音节标识转为发声频率。

• 寄存器 2：表示发声的持续时间，主要是从简谱中提取的节拍信息(乐理白痴的拙劣处理)

由于winsound.beep会阻塞当前的线程，可能会造成错过音节或导致节奏错乱的情况。当满足更改输出的条件时，会创建一个新的线程让winsound按照指定的频率和持续时间beep。

html页面

用户操作的页面，这里简化成一个按钮。

当用户按下按钮时，循环读取《春日影》的简谱信息，并根据节奏定时向服务器发送更改 id 为 1 的从机的寄存器的请求，以达到让发声设备演奏《春日影》的功能。

简谱信息存储在public\haruhikage_notations.js，是我用人工 3 小时手动敲出来的 1.3k 行的 json 对象。

简谱信息说明

参数名	参数类型	参数说明
note	number	音节
duration	number	持续时间