边缘计算网关项目(含上报进程、32Modbus采集进程、设备搜索响应进程源码)

目录

边缘层

架构说明

包含知识点

数据上报进程

功能描述

功能开发

上报线程

数据存储线程

指令处理线程

 项目源码

 上报模块.c代码:

 上报模块Makefile代码:

 STM32采集模块.c代码

设备搜索响应模块Linux部分.c代码

 设备搜索响应模块Qt端代码.h

设备搜索响应模块Qt端代码.cpp

Modbus采集进程.c代码


边缘层

随着智能化发展,越来越多的设备需要联网,海量的数据需要汇总处理。传统的云计算压力太大,所以越来越多的任务由云端转到边缘端进行处理。边缘设备是部署在网络边缘侧的高性能嵌入式设备,一般会使用高性能的处理器,搭配Linux或者安卓等智能操作系统来实现。通过网络联接、协议转换等功能联接物理和数字世界,提供轻量化的联接管理、实时数据分析及应用管理功能。比较常见的就是智能家居中智能音箱(蓝牙网关)+路由器(wifi网关),工厂里的工业网关等。它们通常扮演着一个区域内中心网关的功能,即负责终端设备的网络连接,也负责各终端数据的采集以及远程控制。同时,又提供数据上云的功能。

架构说明

  • 多进程设计,遵循软件设计中的高内聚,低耦合。
  • 数据上报进程负责上报规则更新,并根据上报规则将最新的数据上报给客户端。
  • 客户端和上报进程使用mqtt进行通信,具体通信协议遵循json格式。
  • 设备相关的采集进程使用共享内存和上报进程进行通信,采集进程获取到最新数据后,刷新到共享内存,上报进程从共享内存读取后上报即可。
  • 客户端下行控制指令通过mqtt发送给上报进程后,上报进程通过消息队列方式发送给采集进程,采集进程再进行具体设备的控制。
  • 每个进程包含多个线程,可根据具体功能进行再拆分。

包含知识点

两大网联网场景:消费物联网、工业物联网两大场景全覆盖

边缘网关新概念:物联网边缘网关中边缘采集、边缘计算两大主流技术

基础综合运用:C、shell、Makefile、C++、QT、单片机、数据库等基础知识大融合

Linux开发技术点:进程间通信、多线程程序设计、文件操作、网络编程、应用协议

物联网主流通信技术:Json、modbus、mqtt

各种调试工具学习:mqtt.fx、modbus slave、modbus poll、wireshark、网络调试、串口调试等

数据上报进程

功能描述

上报进程主要实现以下功能:
●建立mqtt服务器连接。
●根据上报策略,将采集到的数据上报给客户端。
●分析客户端的设备控制命令,并转发给其它模块。
●接收客户端上报模式修改命令,并写到配置文件永久生效。
●采集的数据点按照一定的时间周期来定时存储到数据库。
●根据上位机要求过滤设备的历史数据并发送给客户端。
上报进程是最先启动的进程,需要连接mqtt服务、建立数据库、解析点表,映射为共享内存的节点以供采集进程使用。主进程(main)完成上述动作后,即可启动不同的线程来处理不同的功能。

功能开发

上报线程

根据上报方式的不同,采用不同的分支策略。

  • 刷新上报

不需要主动轮询,只需要等待客户端的查询指令后,轮询共享内存后上报即可。本质上属于控制指令的响应。

  • 定时上报

根据点表配置的上报周期,按周期轮询共享内存后上报。

  • 变化上报

不断轮询共享内存的节点,并比较新旧值是否相等,如果不相等,单独上报相应的数据点。变化上报需要先主动进行一次刷新上报(这里的主动指网关这边先把所有数据点上报一次,防止有些点不变化导致永远没有机会上报),全部数据点上报一次后,以此为基准进行后续比较、上报。

数据存储线程

按照一定的周期(不用太快,分钟级别即可),将共享内存中的数据点的值存储到数据库中。数据库表记录字段至少应该包括:时间戳、数据点key值、数据点值。存储后等待客户端获取指令即可。

指令处理线程

指令线程逻辑相对复杂,需要区分指令类型,然后根据指令要求做出相应的响应。

  • 如果收到的是控制命令指令,需要区分控制指令发送的目标,这里从客户端拿到的只有设备的key值,可以用过共享内存中结构体的dev_type字段来确定是发给哪个设备,然后通过消息队列发送即可。
  • 如果收到的是刷新上报指令,说明上报方式为刷新上报,此时用户通过客户端发起了刷新请求。只需要获取到共享内存中所有数据点并按照规定的协议,上报给客户端即可。
  • 如果收到的是模式修改指令,代表客户需要修改当前的上报方式,需要解析指令并将新的模式写到配置文件中,等待下次重启生效,这里不需要做进程热重启,真实产品中会直接重启设备。
  • 如果收到的是历史数据请求指令,那么根据客户端时间戳要求(如果有),过滤出数据库中相应数据点的历史数据,并将结果回传给客户端。

 项目源码


 代码仅供参考


 上报模块.c代码:

(数据库是在外部用sql语句创建的)

CREATE TABLE histry(key INTEGER,val TEXT,time TEXT
);

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include "MQTTClient.h"
#include "cJSON.h"
#include"msg_queue_peer.h"
#include"shmem.h"
#include <sqlite3.h>
#include <time.h>void mqtt_send(char *p);#define CLIENTID    "ExampleClientPub"#define QOS         1
#define TIMEOUT     10000L
cJSON *allList;
sqlite3 *db;
char *errmsg;
volatile MQTTClient_deliveryToken deliveredtoken;
MQTTClient_deliveryToken token;
MQTTClient_message pubmsg = MQTTClient_message_initializer;
MQTTClient client;
char ADDRESS[32];
int PERIOD=0;union val_t
{ int b_val;  //bool类型存储空间int i_val;   //整形值存储空间float f_val;  //浮点值存储空间
};struct std_node
{int key;  //唯一键值int type;  //数据点类型int dev_type;  //数据点属于哪个设备,根据网关支持的设备自行定义union val_t old_val;  //变化上报后需要更新旧值union val_t new_val;  //从共享内存取出最新数据,放到new_val中int ret;  //默认为-1,采集成功后设置为0,采集失败再置-1
};struct msg
{long type; // 消息类型,用于区分32与modbus设备int key;union val_t val;
};int *num =NULL;
struct std_node *std = NULL;void delivered(void *context, MQTTClient_deliveryToken dt)
{deliveredtoken = dt;
}void sendAllData()
{cJSON *root = cJSON_CreateObject();cJSON_AddItemToObject(root, "type", cJSON_CreateNumber(1));cJSON_AddItemToObject(root, "result", cJSON_CreateNumber(0));cJSON *arr = cJSON_CreateArray();cJSON_AddItemToObject(root, "data", arr);for(int i =0 ;i<*num;i++){cJSON *data1 = cJSON_CreateObject();cJSON_AddItemToArray(arr, data1);char buf[8]="";if( (std+i)->type==1 || (std+i)->type==2 )sprintf(buf,"%d",(std+i)->new_val.i_val);else sprintf(buf,"%.1f",(std+i)->new_val.f_val);cJSON_AddItemToObject(data1, "key", cJSON_CreateNumber((std+i)->key));cJSON_AddItemToObject(data1, "val", cJSON_CreateString(buf));}char *p = cJSON_Print(root);mqtt_send(p);printf("上报\n");free(p);cJSON_Delete(root);
}void setDev(cJSON *key,cJSON *val)
{struct msg msg_set;msg_set.key=key->valueint;for(int i=0;i<*num;i++){if((std+i)->key == key->valueint){if((std+i)->dev_type == 0){msg_set.type = 3;}else if((std+i)->dev_type==1){msg_set.type =1;}char *ch = val->valuestring;msg_set.val.b_val=*ch-'0';printf("key=%d\n",msg_set.key);printf("type=%ld\n",msg_set.type);printf("val=%d\n",msg_set.val.b_val);msg_queue_send("set_msg", &msg_set, sizeof(msg_set), 0);}}printf("setDev ok\n");}
void setAllList(int mod,int period)
{printf("setAllList ok\n");cJSON *Report = cJSON_GetObjectItem(allList, "report");cJSON_ReplaceItemInObject(Report,"type",cJSON_CreateNumber(mod));cJSON_ReplaceItemInObject(Report,"period",cJSON_CreateNumber(period));char *p = cJSON_Print(allList);FILE * fp;fp = fopen("./node.json","w");if(fp == NULL){perror("fopen err");return ;}fwrite(p, strlen(p), 1,fp);fclose(fp);}int key_his=0;
pthread_t tid_his;
void *getHistory(void *arg) 
{char sql[68] = "";sprintf(sql,"SELECT * FROM histry WHERE key=%d;",key_his);int KEY = key_his;char **resultp;int n_row, n_cloum;int i, j;if (sqlite3_get_table(db, sql, &resultp, &n_row, &n_cloum, &errmsg) != SQLITE_OK){printf("err:%s\n", errmsg);return NULL;}char **p;p = resultp + n_cloum;char data[64]="";for (i = 0; i < n_row; i++){sprintf(data,"key:%s  val:%s time:%s",p[(i * n_cloum) + 0],p[(i * n_cloum) + 1],p[(i * n_cloum) + 2]);cJSON *root = cJSON_CreateObject();cJSON_AddItemToObject(root, "type", cJSON_CreateNumber(4));cJSON_AddItemToObject(root, "result", cJSON_CreateNumber(0));cJSON_AddItemToObject(root, "key", cJSON_CreateNumber(KEY));cJSON_AddItemToObject(root, "data", cJSON_CreateString(data));char *p = cJSON_Print(root);mqtt_send(p);free(p);printf("找到一条历史记录\n");}printf("历史记录:%d条\n",n_row);}int msgarrvd(void *context, char *topicName, int topicLen, MQTTClient_message *message)
{int i;char* payloadptr;payloadptr = message->payload;//** analysis command***//cJSON *root = cJSON_Parse(payloadptr);cJSON *type = cJSON_GetObjectItem(root, "type");if(type->valueint==1){sendAllData();}else if(type->valueint == 2){cJSON *data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");cJSON *key = cJSON_GetObjectItem(data, "key");cJSON *val = cJSON_GetObjectItem(data, "val");setDev(key,val);}else if(type->valueint == 3){cJSON *data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");cJSON *type_mod = cJSON_GetObjectItem(data, "type");cJSON *type_period = cJSON_GetObjectItem(data, "period");setAllList(type_mod->valueint,type_period->valueint);}else if(type->valueint == 4){cJSON *data = cJSON_GetObjectItem(root, "data");cJSON *key = cJSON_GetObjectItem(data, "key");// cJSON *limit = cJSON_GetObjectItem(data, "limit");key_his=key->valueint;pthread_create(&tid_his, NULL, getHistory, NULL);// getHistory(key->valueint);}cJSON_Delete(root);MQTTClient_freeMessage(&message);MQTTClient_free(topicName);return 1;
}void connlost(void *context, char *cause)
{printf("\nConnection lost\n");printf("     cause: %s\n", cause);
}void mqtt_send(char *p){pubmsg.qos = QOS;pubmsg.retained = 0;pubmsg.payload = p;pubmsg.payloadlen = (int)strlen(p);MQTTClient_publishMessage(client, "/app/data/up", &pubmsg, &token);}void *up_period(void *arg) 
{while (1){sleep(PERIOD);sendAllData();}
}void *up_vary(void *arg)
{cJSON *root = cJSON_CreateObject();cJSON_AddItemToObject(root, "type", cJSON_CreateNumber(1));cJSON_AddItemToObject(root, "result", cJSON_CreateNumber(0));cJSON *arr = cJSON_CreateArray();cJSON_AddItemToObject(root, "data", arr);cJSON *data1 = cJSON_CreateObject();cJSON_AddItemToArray(arr, data1);cJSON_AddItemToObject(data1, "key", cJSON_CreateNumber(0));cJSON_AddItemToObject(data1, "val", cJSON_CreateString(""));while (1){for(int i =0 ;i<*num;i++){if(memcmp(&(std+i)->old_val,&(std+i)->new_val ,sizeof(union val_t)) != 0){char buf[8]="";if( (std+i)->type==1 || (std+i)->type==2 ){sprintf(buf,"%d",(std+i)->new_val.i_val);printf("new:%d\n",(std+i)->new_val.i_val);printf("old:%d\n",(std+i)->old_val.i_val);}else {sprintf(buf,"%.1f",(std+i)->new_val.f_val);printf("new:%f\n",(std+i)->new_val.f_val);printf("old:%f\n",(std+i)->old_val.f_val);}cJSON_ReplaceItemInObject(data1,"key",cJSON_CreateNumber((std+i)->key));cJSON_ReplaceItemInObject(data1,"val",cJSON_CreateString(buf));char *p = cJSON_Print(root);mqtt_send(p);free(p);(std+i)->old_val.i_val = (std+i)->new_val.i_val;printf("数据有变化\n");}}}cJSON_Delete(root);
}int main(int argc, char* argv[])
{time_t raw_time;// ******get list****FILE * fp;pthread_t tid;char buf[1024] = "";fp = fopen("./node.json","r");if(fp == NULL){perror("fopen err");return -1;}fread(buf,2048,1,fp);fclose(fp);//**** open&init db ***//sqlite3_open("Histry.db", &db);//******* shmem init *******//struct shm_param para;if(shm_init(&para,"SHMEM",512)<0){perror("init err");return 0;}num = shm_getaddr(&para);if(num==NULL){perror("getaddr err");return 0;}std = (struct std_node*)(num+1);allList = cJSON_Parse(buf);cJSON *Stm32 = cJSON_GetObjectItem(allList, "stm32");cJSON *Data_32 = cJSON_GetObjectItem(Stm32, "data");cJSON *Modbus = cJSON_GetObjectItem(allList, "modbus");cJSON *Data_modbus = cJSON_GetObjectItem(Modbus, "data");*num = cJSON_GetArraySize(Data_32) + cJSON_GetArraySize(Data_modbus);struct std_node *temp=std;for(int i = 0; i < cJSON_GetArraySize(Data_32); i++){cJSON *item = cJSON_GetArrayItem(Data_32, i);cJSON *t = cJSON_GetObjectItem(item, "key");temp->key = t->valueint;t = cJSON_GetObjectItem(item, "type");temp->type = t->valueint;temp->dev_type = 0;temp->ret = -1;temp++;}for(int i = 0; i < cJSON_GetArraySize(Data_modbus); i++){cJSON *item = cJSON_GetArrayItem(Data_modbus, i);cJSON *t = cJSON_GetObjectItem(item, "key");temp->key = t->valueint;t = cJSON_GetObjectItem(item, "type");temp->type = t->valueint;temp->dev_type = 1;temp->ret = -1;temp++;}temp = NULL;//***** connect mqtt *******//cJSON *mqtt_server = cJSON_GetObjectItem(allList, "mqtt_server");cJSON *addr = cJSON_GetObjectItem(mqtt_server, "addr");cJSON *port = cJSON_GetObjectItem(mqtt_server, "port");sprintf(ADDRESS,"tcp://%s:%d",addr->valuestring,port->valueint);// MqttConnect();MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer;int rc;MQTTClient_create(&client, ADDRESS, CLIENTID,MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL);conn_opts.keepAliveInterval = 20;conn_opts.cleansession = 1;MQTTClient_setCallbacks(client, NULL, connlost, msgarrvd, delivered);if ((rc = MQTTClient_connect(client, &conn_opts)) != MQTTCLIENT_SUCCESS){printf("Failed to connect, return code %d\n", rc);exit(EXIT_FAILURE);}MQTTClient_subscribe(client, "/app/data/down", QOS);// ******** UpMod*******cJSON *report = cJSON_GetObjectItem(allList, "report");cJSON *up_mod = cJSON_GetObjectItem(report, "type");if(up_mod->valueint == 0) // no{printf("当前上报模式:不上报\n");}else if(up_mod->valueint == 1) // vary {printf("当前上报模式:变化上报\n");pthread_create(&tid, NULL, up_vary, NULL);}else if(up_mod->valueint == 2) // period{printf("当前上报模式:周期上报\n");cJSON *period = cJSON_GetObjectItem(report, "period");PERIOD=period->valueint;pthread_create(&tid, NULL, up_period, NULL);}while (1){sleep(60);time(&raw_time);struct tm *time_info = localtime(&raw_time);char * time = asctime(time_info);char sql[128]="";for(int i = 0;i<*num;i++){char val[8]="";sprintf(val,"%d",(std+i)->new_val.i_val);sprintf(sql,"INSERT INTO histry VALUES (%d,'%s','%s');",(std+i)->key,val ,time);sqlite3_exec(db, sql, NULL, NULL, &errmsg);}    }return 0;
}

 上报模块Makefile代码:

#指定生成的文件名
OJB_OUT = test#指定每一个c文件对应的.o文件
OBJS = cJSON.o UpData.o msg_queue_peer.o shmem.o#指定编译器
CC = gcc#指定需要的库
ULDFLAGS = -lpthread -lm -lpaho-mqtt3c -lsqlite3###########################################
#以下的内容不需要修改
###########################################
all:$(OJB_OUT)$(OJB_OUT):$(OBJS)$(CC) -o $@ $^ $(ULDFLAGS)dep_files := $(foreach f,$(OBJS),.$(f).d)
dep_files := $(wildcard $(dep_files))ifneq ($(dep_files),)include $(dep_files)
endif%.o:%.c$(CC) -Wp,-MD,.$@.d -c $< -o $@clean:rm -rf .*.o.d *.o $(OJB_OUT)

 STM32采集模块.c代码

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>  /* See NOTES */
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include "cJSON.h"
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <strings.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/select.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include "shmem.h"
#include "msg_queue_peer.h"#define N 1024
/***************************************共享内存***********************************/
union val_t
{int b_val;   //bool类型存储空间int i_val;   //整形值存储空间float f_val; //浮点值存储空间
};struct std_node
{int key;             //唯一键值int type;            //数据点类型int dev_type;        //数据点属于哪个设备,根据网关支持的设备自行定义union val_t old_val; //变化上报后需要更新旧值union val_t new_val; //从共享内存取出最新数据,放到new_val中int ret;             //默认为-1,采集成功后设置为0,采集失败再置-1
};/***************************************消息队列***********************************/
struct msg //消息队列的消息类型
{long type;       //类型 0:STM32  1:modbusint key;         //key 值union val_t val; //数据(共用体类型)
};struct shm_param para;
//反序列化struct std_node *st=NULL;int *num = NULL;void aliviar(char *buf) //解除序列化
{cJSON *root = cJSON_Parse(buf);cJSON *item = cJSON_GetObjectItem(root, "data");int size = cJSON_GetArraySize(item);// printf("%d",size);cJSON *arr;for (int i = 0; i < size; i++){arr = cJSON_GetArrayItem(item, i);cJSON *arr1 = cJSON_GetObjectItem(arr, "key");cJSON *arr2 = cJSON_GetObjectItem(arr, "name");cJSON *arr3 = cJSON_GetObjectItem(arr, "val");printf("%s:%s\n", arr1->string, arr1->valuestring); //key   intprintf("%s:%s\n", arr2->string, arr2->valuestring); // name stringif (strcmp(arr2->valuestring, "temp") == 0){printf("%s:%.1f\n", arr3->string, arr3->valuedouble);}else{printf("%s:%d\n", arr3->string, arr3->valueint); //val double}int key = atoi(arr1->valuestring);/*存入共享内存 */for (int i = 0; i < *num; i++){if ((st + i)->key == key){if (key == 202){(st + i)->new_val.f_val = arr3->valuedouble;}else if (key == 201){(st + i)->new_val.f_val = arr3->valuedouble;}else{(st + i)->new_val.i_val = arr3->valueint;}}}}cJSON_Delete(root);
}
int clientfd = 0;//线程执行从消息对列中读取数据并发送
void *handler_thread(void *arg)
{struct msg msg1;while (1){printf("111\n");long type = 3;//用消息队列接收指令msg_queue_recv("set_msg", &msg1, sizeof(struct msg), type, 0);printf("%d\n", msg1.key);printf("msg=%d\n", msg1.val.i_val);if (msg1.key == 203){printf("%d\n", msg1.key);printf("msg=%d\n", msg1.val.i_val);cJSON *root = cJSON_CreateObject();cJSON_AddItemToObject(root, "key", cJSON_CreateString("203"));cJSON_AddItemToObject(root, "val", cJSON_CreateNumber(msg1.val.i_val));char *p = cJSON_PrintUnformatted(root);printf("p=%s\n", p);int res= send(clientfd, p, 128, 0);printf("%d\n",res);free(p);cJSON_Delete(root);}}pthread_exit(NULL); //退出线程return NULL;
}int main(int argc, char const *argv[])
{if (shm_init(&para, "SHMEM", 512) < 0){perror("shm_init err\n");return 0;}if ((num = shm_getaddr(&para)) == NULL){perror("shm getaddr err");return 0;}st = (struct std_node *)(++num);//创建流式套接int serverfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (serverfd < 0){perror("socket err");return -1;}//绑定自己的地址struct sockaddr_in myaddr;socklen_t addrlen = sizeof(myaddr);memset(&myaddr, 0, addrlen);myaddr.sin_family = AF_INET;myaddr.sin_port = htons(8888);myaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int ret = bind(serverfd, (struct sockaddr *)&myaddr, addrlen);if (ret < 0){perror("bind err");return -1;}//启动监听ret = listen(serverfd, 5);if (ret < 0){perror(";istenerr");return -1;}//构建文件描述符fd_set readfd, tmpreadfd;FD_ZERO(&readfd);FD_SET(serverfd, &readfd);int maxfd = serverfd;pthread_t tid;if (pthread_create(&tid, NULL, handler_thread, NULL) != 0){printf("create thread err");return -1;}pthread_detach(tid);while (1) //创建监听表监听单片机发送的数据并存入共享内存{//临时监听表tmpreadfd = readfd;select(maxfd + 1, &tmpreadfd, NULL, NULL, NULL);for (int i = 0; i < maxfd + 1; i++){//判断此时描述符有数据吗if (FD_ISSET(i, &tmpreadfd)){//判断这个描述符是谁?服务器/客户端if (i == serverfd){clientfd = accept(serverfd, NULL, NULL);printf("new client fd=%d\n", clientfd);//把描述符加入表FD_SET(clientfd, &readfd);if (clientfd > maxfd){//更新maxfdmaxfd = clientfd;}}else{char buf[N] = {};bzero(buf, N);int len = read(i, buf, N);if (len < 0){perror("read err");break;}else if (len == 0) //如果客户端退出则退出监听表的描述符{printf("client %dquit\n", i);FD_CLR(i, &readfd);close(i);break;}else //接受到的数据处理{//打印读到的数据printf("read from %d client=%s\n", i, buf);//  printf("%s\n", buf);//反序列化//并发生给共享内存aliviar(buf);printf("%s\n", buf);fflush(NULL);}}}}}close(serverfd);return 0;
}

设备搜索响应模块Linux部分.c代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include "cJSON.h"#define N 64
void *new_sock(void *arg)
{printf("will recv new connect\n");int sockfd, qtfilefd;char buf[1200];int addrlen = sizeof(struct sockaddr);struct sockaddr_in addr, clientaddr;int nbytes;// 1创建一个套接字--socketsockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sockfd < 0){perror("socket err");exit(-1);}// 2定义套接字地址--sockaddr_inbzero(&addr, addrlen);addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.50.132");addr.sin_port = htons(6666); //新的连接用6666端口// 3绑定套接字--bindif (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&addr, addrlen) < 0){perror("bind err");exit(-1);}// 4启动监听--listenif (listen(sockfd, 5) < 0){perror("listen err");exit(-1);}// 5接收连接--acceptqtfilefd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clientaddr, &addrlen);if (qtfilefd < 0){perror("accept err");exit(-1);}//第二个tcp接收到QT链接printf("recv qt client\n");// 6收发点表--recv/sendbzero(buf, 1200);if (recv(qtfilefd, buf, 1200, 0) > 0){printf("copy....\n");//拷贝配置文件int fd = open("/home/hq/project/port.json", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0777);write(fd, buf, 1048);printf("copy success!\n");}else{perror("copy err\n");}pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, char const *argv[])
{int broadfd;//创建一个socket文件描述符broadfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);if (broadfd < 0){perror("sock err");return -1;}//绑定套接字(ip+port)struct sockaddr_in addr;addr.sin_family = AF_INET;addr.sin_port = htons(8888); //端口号addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;int addrlen = sizeof(addr);if (bind(broadfd, (struct sockaddr *)&addr, addrlen) < 0){perror("bind err");return -1;}ssize_t len;char buf[N] = {0};struct sockaddr_in cliaddr;//接收"coffee"搜索包bzero(buf, N);len = recvfrom(broadfd, buf, N, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &addrlen);//判断是否是本公司产品:收到的数据是否"group"if (strcmp(buf, "group") != 0){printf("not my group\n");return -1;}//回复yes,告诉软件,我收到了搜索协议,并且回复地址sendto(broadfd, "yes", 4, 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, addrlen);bzero(buf, N);//变身为TCP服务器,准备接收软件的升级文件int tcpfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (tcpfd < 0){perror("sock err");return -1;}if (bind(tcpfd, (struct sockaddr *)&addr, addrlen) < 0){perror("bind err");return -1;}//监听套接字if (listen(tcpfd, 5) < 0){perror("listen err");return -1;}//接收客户端的连接printf("wait qt connect\n");int clifd;//接收对端的地址clifd = accept(tcpfd, NULL, NULL);if (clifd < 0){perror("accept err");return -1;}//接收到QT端链接printf("qt cononect coming\n");send(clifd, "yes", 3, 0);// bzero(buf, N);// recv(clifd, buf, 4, 0);// printf("%s\n", buf);while (1){bzero(buf, N);int len = recv(clifd, buf, N, 0);cJSON *root = cJSON_Parse(buf);cJSON *item = cJSON_GetObjectItem(root, "type");int type = item->valueint;if (type == 1){printf("tcp链接成功\n");pthread_t tid;pthread_create(&tid, NULL, new_sock, NULL);}else if (type == 3){if (send(clifd, "living", 7, 0) < 0){perror("send err\n");}}}return 0;
}

 设备搜索响应模块Qt端代码.h

#ifndef M0WIG_H
#define M0WIG_H#include <QWidget>
#define UDPIP "192.168.50.255"
#include <QDebug>
#include <QMessageBox>
//UDP库
#include <QUdpSocket>
#include <QHostAddress>
//TCP库
#include <QTcpSocket>
//文本流
#include <QTextStream>
#include <QFile>
//定时类
#include <QTimer>
//QJSON类
#include <QJsonDocument>
#include <QJsonObject>namespace Ui {
class M0Wig;
}class M0Wig : public QWidget
{Q_OBJECTpublic:explicit M0Wig(QWidget *parent = 0);~M0Wig();private:Ui::M0Wig *ui;QUdpSocket *udpSocket;//udp socket对象QTcpSocket *socket;//TCP客户端对象QTcpSocket *fliesocket;//tcp文件对象QString tcpip;//服务器IP地址QTimer *timer;//心跳包定时器private slots:void btnSearchSlot();void n1tcpReadSlot();void btnLoginSlot();void udpRecvSlot();//接收广播回复void connectFileSlot();void heartTimerSlot();
};#endif // M0WIG_H

设备搜索响应模块Qt端代码.cpp

#include "m0wig.h"
#include "ui_m0wig.h"//json对象
QJsonObject json;M0Wig::M0Wig(QWidget *parent) :QWidget(parent),ui(new Ui::M0Wig)
{ui->setupUi(this);//创建udp对象udpSocket = new QUdpSocket(this);//创建tcp客户端对象socket = new QTcpSocket(this);fliesocket=new QTcpSocket(this);//发送广播槽函数connect(ui->pushButtonSearch,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(btnSearchSlot()));//接收广播回复connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this,SLOT(udpRecvSlot()));//建立第一个TCP连接connect(ui->pushButtonLogin,SIGNAL(clicked()),this,SLOT(btnLoginSlot()));//接收服务器数据connect(socket,SIGNAL(readyRead()),this,SLOT(n1tcpReadSlot()));//第二个tcp发送文件connect(fliesocket,SIGNAL(connected()),this,SLOT(connectFileSlot()));// 创建定时器,每隔1秒发送心跳包timer = new QTimer(this);connect(timer, SIGNAL(timeout()), this,SLOT(heartTimerSlot()));timer->start(1000); // 1000毫秒为间隔
}M0Wig::~M0Wig()
{delete ui;//关闭广播udpSocket->close();
}
//进行UDP广播
void M0Wig::btnSearchSlot()
{//绑定广播地址QHostAddress broadcastAddress(UDPIP);QByteArray datagram = "group"; // 你想要广播的消息if (udpSocket->writeDatagram(datagram, datagram.size(), broadcastAddress, 8888)) { // 8888是端口号// 消息成功发送qDebug()<<"广播成功";} else {// 消息发送失败qDebug()<<"广播失败";}
}void M0Wig::n1tcpReadSlot()
{QByteArray buffer = socket->readAll();// QByteArray → QStringQString text(buffer);if(text=="yes"){QMessageBox::information(this,"信息","tcp连接成功");json["type"] = 1;// 创建JSON文档QJsonDocument jsonDoc(json);// 将JSON文档转换为字节数组QByteArray jsonData = jsonDoc.toJson();// 发送JSON数据socket->write(jsonData);
//        text="port";
//        QTextStream output(socket);
//        output << text;//建立第二个TCP连接fliesocket->connectToHost(tcpip,6666);}else if(text == "living"){qDebug()<<"process living";}elseqDebug()<<"tcp连接失败";}
//建立TCP连接
void M0Wig::btnLoginSlot()
{//建立第一个TCP连接socket->connectToHost(tcpip,8888);
}void M0Wig::udpRecvSlot()
{while (udpSocket->hasPendingDatagrams()) {QByteArray datagram;datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());QHostAddress sender;quint16 senderPort;udpSocket->readDatagram(datagram.data(), datagram.size(), &sender, &senderPort);tcpip = sender.toString();//获取服务器地址// 打印发送者地址和接收到的数据qDebug() << "Received datagram from:" << sender.toString() << datagram.data();ui->textBrowser->append(sender.toString());udpSocket->close();//关闭广播}
}void M0Wig::connectFileSlot()
{QFile readFile(":/new/prefix1/js.json");readFile.open(QIODevice::ReadOnly);QByteArray file;qint64 totalSize = readFile.size();qDebug()<<totalSize;file = readFile.read(totalSize);qDebug()<<file;fliesocket->write(file);
}void M0Wig::heartTimerSlot()
{// 添加其他键值对json["type"] = 3;// 创建JSON文档QJsonDocument jsonDoc(json);// 将JSON文档转换为字节数组QByteArray jsonData = jsonDoc.toJson();// 发送JSON数据socket->write(jsonData);// 等待数据发送完毕if (socket->waitForBytesWritten()) {qDebug() << "JSON data sent successfully1";} else {qDebug() << "Failed to send JSON data";}
}

Modbus采集进程.c代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <modbus.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include "msg_queue_peer.h"
#include "shmem.h"#define MODBUS_IP "192.168.50.249"
#define MODBUS_PORT 502union val_t {int b_val;   //bool类型存储空间int i_val;   //整形值存储空间float f_val; //浮点值存储空间
};
struct msg //消息队列的消息类型
{long type;       //类型 3:STM32  1:modbusint key;         //key 值union val_t val; //数据(共用体类型)
};
struct std_node
{int key;             //唯一键值int type;            //数据点类型int dev_type;        //数据点属于哪个设备,根据网关支持的设备自行定义union val_t old_val; //变化上报后需要更新旧值union val_t new_val; //从共享内存取出最新数据,放到new_val中int ret;             //默认为-1,采集成功后设置为0,采集失败再置-1
};
modbus_t *ctx;
// modbus读取设备线程
void *modbus_thread(void *arg)
{//初始化创建共享内存struct shm_param para;if (shm_init(&para, "SHMEM", 512)){perror("shm_init err\n");}int *num = shm_getaddr(&para); //指针指向共享内存的地址->映射if (NULL == num){perror("shm getaddr err");}struct std_node *std;std=(struct student*)(num+1);uint16_t buf[1024] = {};uint16_t dataa[128] = {};uint8_t data[128] = {};while (1) //循环检测modbus salve里线圈和寄存器信息{sleep(2); //联调后把延时和打印注释掉//读保持寄存器 功能码03//ctx   :Modbus实例//addr :寄存器起始地址//nb   :寄存器个数//dest :得到的状态值modbus_read_registers(ctx, 0, 10, dataa);// printf("湿度:%d\n光照强度:%d\nCO2浓度:%d\n", dataa[0], dataa[2], dataa[4]);//读线圈 功能码01modbus_read_bits(ctx, 0, 10, data);//printf("水泵开关:%d 灯光开关:%d 排气扇:%d\n",data[0], data[1], data[2]);//printf("num=%d\n", *num);for (int i = 0; i < *num; i++){if ((std + i)->key == 101) //土壤湿度{(std+i)->new_val.i_val=dataa[0];}if ((std + i)->key == 102) //光照强调{(std + i)->new_val.i_val = dataa[2];}if ((std + i)->key == 105) //CO2浓度{(std + i)->new_val.i_val = dataa[4];}if ((std + i)->key == 104) //开关水泵{(std + i)->new_val.i_val = data[0];}if ((std + i)->key == 103) //开关灯{(std + i)->new_val.i_val = data[1];}if ((std + i)->key == 106) //排气扇{(std + i)->new_val.i_val = data[2];}}for (int i = 0; i < *num; i++){if ((std + i)->key == 101) //土壤湿度{printf("土壤湿度:%d\n", (std + i)->new_val.i_val);}if ((std + i)->key == 102) //光照强调{printf("光照强度:%d\n", (std + i)->new_val.i_val);}if ((std + i)->key == 105) //CO2浓度{printf("CO2浓度:%d\n", (std + i)->new_val.i_val);}  if ((std + i)->key == 104) //开关水泵{printf("水泵状态:%d\n", (std + i)->new_val.i_val);}if ((std + i)->key == 103) //开关灯{printf("灯状态:%d\n", (std + i)->new_val.i_val);}if ((std + i)->key == 106) //排气扇{printf("排气扇状态:%d\n", (std + i)->new_val.i_val);}putchar(10);}memset(dataa, 0, sizeof(dataa));memset(data, 0, sizeof(data));}shm_del(&para);pthread_exit(NULL);
}
//modbus写入线圈
void *modbus_write(void *arg)
{struct msg msg1;while (1){printf("111\n");//用消息队列接收指令msg_queue_recv("set_msg",&msg1,sizeof(struct msg),1,0);printf("msg1.key=%d\n",msg1.key);// modbus_write_bit(ctx, 0, msg1->val.i_val);printf("msg1.val.i_val=%d\n",msg1.val.i_val);if (msg1.key==104){modbus_write_bit(ctx,0,msg1.val.i_val);}if (msg1.key==103){modbus_write_bit(ctx,1,msg1.val.i_val);}if (msg1.key==106){modbus_write_bit(ctx,2,msg1.val.i_val); }   }pthread_exit(NULL);//pause();
}
int main(int argc, char const *argv[])
{ctx = modbus_new_tcp(MODBUS_IP, MODBUS_PORT);if (ctx == NULL){perror("modbus create err");return -1;}if (modbus_set_slave(ctx, 1) != 0){perror("set id err");return -1;}if (modbus_connect(ctx) != 0){perror("connect err");return -1;}pthread_t tid, tid1;pthread_create(&tid, NULL, modbus_thread, NULL);pthread_create(&tid1, NULL, modbus_write, NULL);pthread_detach(tid);pthread_detach(tid1);while (1);modbus_free(ctx);modbus_close(ctx);return 0;
}

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