初心 & 目标

一直想写一个高速、稳定、支持异步的串口收发库，但总是三点只能做到两点。这次阅读 Richard.Hu 的 HslCommunication 源码，看看大神的底层串口收发是怎么做的。

注：作者由于经济原因不再开源

预设目标：

• 底层串口收发是怎么做的？
• 如何实现的对多种协议的兼容？
• 如何实现对软件的全自动更新升级？HslCommunication.Enthernet.NetSoftUpdateServer

项目结构

• 工业通信的开源项目 HslCommunication 介绍
• HslCommunication 官网

实现协议兼容

数据转换接口 IByteTransform

作者介绍：

设备的 BCL 类型的读写，本质是基于 byte 数组和 C# 基础类型的转换，但是这里有个问题，不同的 PLC，modbus 协议对于转换的格式不是固定的，有可能是一样的，有可能不是一样的，所以又抽象出来一个 IByteTransform 接口。

这个接口集成到了下面的设备交互的基类 NetworkDeviceBase 里，这个基类实现了一些基础的类型的数据读写。

所以到这里可以看到，从NetworkDeviceBase 类继承出去的设备类（大部分的设备通信协议都是从这个继承出去的），其基本的读写代码都是一致的，关于解析协议，通信的底层都是封装完毕。

IByteTransform 由三部分构成：

• 定义了一组从 byte[] 提取数据的方法，例如 float TransSingle( byte[] buffer, int index );
• 定义了一组数据转化为 byte[] 的方法，例如 byte[] TransByte( int[] values );
• 存储数据解析格式的 DataFormat 属性
  • 很形象的 ABCD、BADC、CDAB 和 DCBA
  • ABCD：对等转换，字节无需颠倒，例如三菱PLC，Hsl 通信协议
  • DCBA：颠倒转换，字节需完全颠倒，例如西门子 PLC
  • CDAB：以 2 字节为单位颠倒转换，例如 Modbus 协议

添加新的协议后，都需要实现 IByteTransform 接口，以定义该协议的数据转换方法和数据解析格式。

数据信息提取接口 INetMessage

API 地址

INetMessage 用于定义解析规则和数据信息提取规则，由以下几个部分组成：

• 头字节长度，检查头字节合法性，从头字节中提取出来的接下来需要接收数据的长度
• 头字节的数据，内容字节的数据
• 头字节的标识号
• 发送的字节信息

下面以 ModbusTcpMessage 为示例，看看实现了 INetMessage 接口后的效果：

namespace HslCommunication.Core.IMessage
{
    /// <summary>
    /// Modbus-Tcp协议支持的消息解析类
    /// </summary>
    public class ModbusTcpMessage : INetMessage
    {
        /// <summary>
        /// 消息头的指令长度
        /// </summary>
        public int ProtocolHeadBytesLength
        {
            get { return 8; }
        }
        /// <summary>
        /// 从当前的头子节文件中提取出接下来需要接收的数据长度
        /// </summary>
        /// <returns>返回接下来的数据内容长度</returns>
        public int GetContentLengthByHeadBytes( )
        {
            /************************************************************************
             * 
             *    说明：为了应对有些特殊的设备，在整个指令的开端会增加一个额外的数据的时候
             * 
             ************************************************************************/
            if (HeadBytes?.Length >= ProtocolHeadBytesLength)
            {
                int length = HeadBytes[4] * 256 + HeadBytes[5];
                if (length == 0)
                {
                    byte[] buffer = new byte[ProtocolHeadBytesLength - 1];
                    for (int i = 0; i < buffer.Length; i++)
                    {
                        buffer[i] = HeadBytes[i + 1];
                    }
                    HeadBytes = buffer;
                    return HeadBytes[5] * 256 + HeadBytes[6] - 1;
                }
                else
                {
                    return length - 2;
                }
            }
            else
            {
                return 0;
            }
        }
        /// <summary>
        /// 检查头子节的合法性
        /// </summary>
        /// <param name="token">特殊的令牌，有些特殊消息的验证</param>
        /// <returns>是否成功的结果</returns>
        public bool CheckHeadBytesLegal( byte[] token )
        {
            if (HeadBytes == null) return false;
            if (SendBytes[0] != HeadBytes[0] || SendBytes[1] != HeadBytes[1]) return false;
            return HeadBytes[2] == 0x00 && HeadBytes[3] == 0x00;
        }
        /// <summary>
        /// 获取头子节里的消息标识
        /// </summary>
        /// <returns>消息标识</returns>
        public int GetHeadBytesIdentity( )
        {
            return HeadBytes[0] * 256 + HeadBytes[1];
        }
        /// <summary>
        /// 消息头字节
        /// </summary>
        public byte[] HeadBytes { get; set; }
        /// <summary>
        /// 消息内容字节
        /// </summary>
        public byte[] ContentBytes { get; set; }
        /// <summary>
        /// 发送的字节信息
        /// </summary>
        public byte[] SendBytes { get; set; }
    }
}