通过浏览器,实现Modbus Slave端数据采集和设备控制
数据采集函数
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <modbus.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <sys/msg.h>#define N 1024 //共享内存空间
int ret; //函数返回值
uint16_t buf[32]; //读取保持寄存器值
uint8_t set[32]; //设置线圈寄存器
modbus_t *sensor; //传感器实例
modbus_t *hardware; //硬件实例
// char c[2]; //00:led关 01:led 开 10: 蜂鸣器关 11:蜂鸣器开
//消息队列结构体
typedef struct msgbuf
{long mytype; //消息类型char buf[32]; //消息数据内容
} msg_t;
int msgid;
void *mythread(void *arg)
{while (1){//读取消息队列msg_t msg_read; //读取到的消息msgrcv(msgid, &msg_read, sizeof(msg_read) - sizeof(long), 0, 0); //接收队列中的第一个消息printf("%s\n", msg_read.buf);if (msg_read.buf[0] == '0' && msg_read.buf[1] == '0'){ret = modbus_write_bit(hardware, 0, 0); //关闭LEDbreak;}else if (msg_read.buf[0] == '0' && msg_read.buf[1] == '1'){ret = modbus_write_bit(hardware, 0, 1); //打开LED}else if (msg_read.buf[0] == '1' && msg_read.buf[1] == '0'){ret = modbus_write_bit(hardware, 1, 0); //关闭蜂鸣器}else if (msg_read.buf[0] == '1' && msg_read.buf[1] == '1'){ret = modbus_write_bit(hardware, 1, 1); //打开蜂鸣器}}// pthread_exit(NULL);
}
int main(int argc, char const *argv[])
{key_t key = ftok("./a.txt", 'a'); //产生一个key值int shmid = shmget(key, N, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777); //创建或打开共享内存if (shmid < 0){if (errno == EEXIST){printf("shmget eexist\n"); //已创建shmid = shmget(key, N, 0777);}else{perror("shmget err.");return -1;}}//映射共享内存char *p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0666);if (p == (void *)-1){perror("shmat err.");return -1;}//创建key值key_t key2 = ftok("./a.txt", 'b');//创建或打开消息队列msgid = msgget(key2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);if (msgid < 0){if (errno == EEXIST){printf("msgget eexist\n"); //已创建msgid = msgget(key2, 0666);}else{perror("msgget err.");return -1;}}// 1.创建实例 modbus_new_tcp,端口号字符型转整型//设置传感器读取sensor = modbus_new_tcp(argv[1], atoi(argv[2]));// 2.设置从机id modbus_set_slave,连接ret = modbus_set_slave(sensor, 1);if (ret < 0){printf("set err\n");}// 3.建立连接 modbus_connectret = modbus_connect(sensor);if (ret < 0){printf("connect err.\n");}//硬件设置hardware = modbus_new_tcp(argv[1], atoi(argv[2]));ret = modbus_set_slave(hardware, 2);if (ret < 0){printf("set err\n");}ret = modbus_connect(hardware);if (ret < 0){printf("connect err.\n");}char data[128];// 4.寄存器操作pthread_t tid; //创建一个线程pthread_create(&tid, NULL, mythread, NULL);pthread_detach(tid);while (1){sleep(1);//4.从0开始读四个寄存器值. 0:光线传感器 1:加速度传感器 X 2:加速度传感器 Y 3:加速度传感器 Zret = modbus_read_registers(sensor, 0, 4, buf);//将从设备读取的内容定向输出到共享内存中sprintf(data, "%d\n%d\n%d\n%d\n", buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]);strcpy(p, data);printf("%s", p);putchar(10);}//取消映射shmdt(p);//删除映射shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);// 5.关闭套接字 modbus_close,先关闭套接字,再释放实例modbus_close(sensor);modbus_close(hardware);// 6.释放实例 modbus_freemodbus_free(sensor);modbus_free(hardware);return 0;
}
主函数
#include"thttpd.h"
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>static void* msg_request(void *arg)
{//这里客户端描述符通过参数传进来了int sock=(int)arg;// int sock = *(int *)arg;一致// 一般情况下,线程终止后,其终止状态一直保留到其它线程调用pthread_join获取它的状态为止。//但是线程也可以被置为detach状态,这样的线程一旦终止就立刻回收它占用的所有资源,而不保留终止状态。pthread_detach(pthread_self()); //handler_msg作为所有的请求处理入口return (void*)handler_msg(sock);
}int main(int argc,char* argv[])
{//如果不传递端口,那么使用默认端口80int port = 80;if(argc > 1){port = atoi(argv[1]);}//初始化服务器int lis_sock=init_server(port);while(1){struct sockaddr_in peer;socklen_t len=sizeof(peer);int sock=accept(lis_sock,(struct sockaddr*)&peer,&len);if(sock<0){perror("accept failed");continue;}printf("accept 0k\n");//每次接收一个链接后,会自动创建一个线程,这实际上就是线程服务器模型的应用pthread_t tid;if(pthread_create(&tid,NULL,msg_request,(void*)sock)>0){perror("pthread_create failed");close(sock);}}return 0;
}
函数库
#include "thttpd.h"
#include "custom_handle.h"
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <ctype.h>int init_server(int _port) //创建监听套接字
{int sock=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(sock<0){perror("socket failed");exit(2);}//设置地址重用int opt=1; setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&opt,sizeof(opt));struct sockaddr_in local;local.sin_family=AF_INET;local.sin_port=htons(_port);local.sin_addr.s_addr=INADDR_ANY;if(bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local))<0){perror("bind failed");exit(3);}if(listen(sock,5)<0){perror("listen failed");exit(4);}return sock;
}
//从套接字中按行读取请求报头,并将数据存储在缓冲区 buf 中。返回读取的字符数。
static int get_line(int sock,char* buf)
{char ch='\0';int i=0;ssize_t ret=0;while(i<SIZE && ch!='\n'){ret=recv(sock,&ch,1,0);if(ret>0&&ch=='\r'){ssize_t s=recv(sock,&ch,1,MSG_PEEK);if(s>0&&ch=='\n'){recv(sock,&ch,1,0);}else{ch='\n';}}buf[i++]=ch;}buf[i]='\0';return i;
}//清空请求报头,读取并忽略报头内容,直到遇到两个连续的换行符(表示报头结束)为止。
static void clear_header(int sock) //清空消息报头
{char buf[SIZE];int ret=0;do{ret=get_line(sock,buf);}while(ret!=1&&(strcmp(buf,"\n")!=0));
}//处理 404 错误,即请求的资源未找到。发送 404 状态码和错误页面给客户端。
static void show_404(int sock) //404错误处理
{clear_header(sock);char* msg="HTTP/1.0 404 Not Found\r\n";send(sock,msg,strlen(msg),0); //发送状态行send(sock,"\r\n",strlen("\r\n"),0); //发送空行struct stat st;stat("wwwroot/404.html",&st);int fd=open("wwwroot/404.html",O_RDONLY);sendfile(sock,fd,NULL,st.st_size);//通过文件描述符,直接发送文件close(fd);
}
//根据错误码 err_code 处理不同的错误情况。当前仅实现了处理 404 错误。
void echo_error(int sock,int err_code) //错误处理
{switch(err_code){case 403:break;case 404:show_404(sock);break;case 405:break;case 500:break;defaut:break;}
}//处理非 CGI 的请求,即静态资源的请求。发送状态行和请求的文件内容给客户端
static int echo_www(int sock,const char * path,size_t s) //处理非CGI的请求
{int fd=open(path,O_RDONLY);if(fd<0){echo_error(sock,403);return 7;}char* msg="HTTP/1.0 200 OK\r\n";//发送 HTTP 响应的状态行给客户端,表示请求成功(200 OK)。send(sock,msg,strlen(msg),0); //发送状态行send(sock,"\r\n",strlen("\r\n"),0); //发送一个空行,表示响应报头结束。//sendfile方法可以直接把文件发送到网络对端if(sendfile(sock,fd,NULL,s)<0){echo_error(sock,500);return 8; }close(fd);return 0;
}//处理请求。根据请求方法和路径,判断是否需要自定义处理(如 POST 请求或带有参数的 GET 请求),调用相应的处理函数。
static int handle_request(int sock,const char* method,const char* path,const char* query_string)
{char line[SIZE];int ret=0;int content_len=-1;if(strcasecmp(method,"GET")==0){//清空消息报头clear_header(sock);}else{//获取post方法的参数大小do{ret=get_line(sock,line);if(strncasecmp(line,"content-length",14)==0) //post的消息体记录正文长度的字段{content_len=atoi(line+16); //求出正文的长度}}while(ret!=1&&(strcmp(line,"\n")!=0));}printf("method = %s\n", method);printf("query_string = %s\n", query_string);printf("content_len = %d\n", content_len);char req_buf[4096] = {0};//如果是POST方法,那么肯定携带请求数据,那么需要把数据解析出来if(strcasecmp(method,"POST")==0){int len = recv(sock, req_buf, content_len, 0);printf("len = %d\n", len);printf("req_buf = %s\n", req_buf);}//先发送状态码char* msg="HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n";send(sock,msg,strlen(msg),0);//请求交给自定义代码来处理,这是业务逻辑parse_and_process(sock, query_string, req_buf);return 0;
}//浏览器请求处理函数。根据请求方法和路径,决定使用自定义处理函数还是发送静态资源内容给客户端。
int handler_msg(int sock) //浏览器请求处理函数
{char del_buf[SIZE] = {};//通常recv()函数的最后一个参数为0,代表从缓冲区取走数据//而当为MSG_PEEK时代表只是查看数据,而不取走数据。缓存区还有数据recv(sock,del_buf,SIZE,MSG_PEEK);#if 1 //初学者强烈建议打开这个开关,看看tcp实际请求的协议格式puts("-------------------1--------------------");printf("recv:%s\n",del_buf);puts("-------------------2--------------------");
#endif//接下来method方法判断之前的代码,可以不用重点关注//知道是处理字符串,把需要的信息过滤出来即可char buf[SIZE];//用于接收从客户端接收的数据int count=get_line(sock,buf);//存储从客户端读取的行的长度int ret=0;//存储函数执行的返回值char method[32];//存储HTTP的请求方法char url[SIZE];//存储请求资源的路径char *query_string=NULL;//存储请求的参数字符串int i=0;int j=0;int need_handle=0;//用于判断是否需要自己处理请求//获取请求方法和请求路径while(j<count){if(isspace(buf[j])){break;}method[i]=buf[j]; i++;j++;}method[i]='\0';while(isspace(buf[j])&&j<SIZE)//过滤空格{j++;}//这里开始就开始判断发过来的请求是GET还是POST了//strcasecmp与strcmp用法相同,但前者不区分大小写//既不是post也不是get则成立if(strcasecmp(method,"POST")&&strcasecmp(method,"GET")){printf("method failed no POST or GET\n"); //如果都不是,那么提示一下echo_error(sock,405);ret=5;goto end;}if(strcasecmp(method,"POST")==0){need_handle=1;} i=0;//获取请求路径url,参数while(j<count){if(isspace(buf[j])){break;}if(buf[j]=='?'){//将资源路径(和附带数据,如果有的话)保存再url中,并且query_string指向附带数据query_string=&url[i];query_string++;url[i]='\0';}else{url[i]=buf[j];}j++;i++;}url[i]='\0';printf("query_string = %s\n", query_string);//浏览器通过http://192.168.8.208:8080/?test=1234这种形式请求//是携带参数的意思,那么就需要额外处理了if(strcasecmp(method,"GET")==0&&query_string!=NULL){need_handle=1;}//我们把请求资源的路径固定为wwwroot/下的资源,这个自己可以改char path[SIZE];sprintf(path,"wwwroot%s",url); printf("path = %s\n", path);//如果请求地址没有携带任何资源,那么默认返回index.htmlif(path[strlen(path)-1]=='/') //判断浏览器请求的是不是目录{strcat(path,"index.html"); //如果请求的是目录,则就把该目录下的首页返回回去}//如果请求的资源不存在,就要返回传说中的404页面了struct stat st; if(stat(path,&st)<0) //获取客户端请求的资源的相关属性(判断文件是否存在){printf("未找到该文件\n");echo_error(sock,404);ret=6;goto end;}//到这里基本就能确定是否需要自己的程序来处理后续请求了printf("需要处理请求-need progress handle:%d\n",need_handle);//如果是POST请求或者带参数的GET请求,就需要我们自己来处理了//这些是业务逻辑,所以需要我们自己写代码来决定怎么处理//如果有POST 或GET 请求则 need_handle置1,表示需要处理if(need_handle){ret=handle_request(sock,method,path,query_string);}else{clear_header(sock);//如果是GET方法,而且没有参数,则直接返回资源 ret=echo_www(sock,path,st.st_size); }end:close(sock);return ret;
}
数据分析函数
/***********************************************************************************Copy right: hqyj Tech.Author: jiaoyueDate: 2023.07.01Description: http请求处理***********************************************************************************/#include <sys/types.h>#include <sys/socket.h>#include "custom_handle.h"#include <sys/ipc.h>#include <sys/shm.h>#include <errno.h>#include <sys/msg.h>#define N 1024#define KB 1024#define HTML_SIZE (64 * KB)//普通的文本回复需要增加html头部#define HTML_HEAD "Content-Type: text/html\r\n" \"Connection: close\r\n"typedef struct msgbuf{long mytype; //消息类型char buf[32]; //消息数据内容} msg_t;//处理登录请求。从输入中提取用户名和密码,并进行验证。根据验证结果发送相应的响应给客户端。static int handle_login(int sock, const char *input){char reply_buf[HTML_SIZE] = {0};char *uname = strstr(input, "username=");uname += strlen("username=");char *p = strstr(input, "password");*(p - 1) = '\0';printf("用户名username = %s\n", uname);printf("connect err.\n");char *passwd = p + strlen("password=");printf("用户密码passwd = %s\n", passwd);if (strcmp(uname, "admin") == 0 && strcmp(passwd, "admin") == 0){sprintf(reply_buf, "<script>localStorage.setItem('usr_user_name', '%s');</script>", uname);strcat(reply_buf, "<script>window.location.href = '/index.html';</script>");send(sock, reply_buf, strlen(reply_buf), 0);}else{printf("web login failed\n");//"用户名或密码错误"提示,chrome浏览器直接输送utf-8字符流乱码,没有找到太好解决方案,先过渡char out[128] = {0xd3, 0xc3, 0xbb, 0xa7, 0xc3, 0xfb, 0xbb, 0xf2, 0xc3, 0xdc, 0xc2, 0xeb, 0xb4, 0xed, 0xce, 0xf3};sprintf(reply_buf, "<script charset='gb2312'>alert('%s');</script>", out);strcat(reply_buf, "<script>window.location.href = '/login.html';</script>");send(sock, reply_buf, strlen(reply_buf), 0);}return 0;}//处理求和请求。从输入中提取两个数值,并计算它们的和。将计算结果作为响应发送给客户端。static int handle_add(int sock, const char *input){int number1, number2;//input必须是"data1=1data2=6"类似的格式,注意前端过来的字符串会有双引号sscanf(input, "\"data1=%ddata2=%d\"", &number1, &number2);printf("num1 = %d\n", number1);char reply_buf[HTML_SIZE] = {0};printf("num = %d\n", number1 + number2);sprintf(reply_buf, "%d", number1 + number2);printf("resp = %s\n", reply_buf);send(sock, reply_buf, strlen(reply_buf), 0);return 0;}//处理获取设备数据请求static int handle_get(int sock, const char *input){key_t key = ftok("./a.txt", 'a'); //产生一个key值int shmid = shmget(key, N, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0777); //创建或打开共享内存if (shmid < 0){if (errno == EEXIST){printf("shmget eexist\n"); //已创建shmid = shmget(key, N, 0777);}else{perror("shmget err.");return -1;}}//映射共享内存char *p = (char *)shmat(shmid, NULL, 0666);if (p == (void *)-1){perror("shmat err.");return -1;}char reply_buf[HTML_SIZE] = {0};send(sock, p, strlen(p), 0);return 0;}//处理控制设备数据请求static int handle_post(int sock, const char *input){msg_t ctl;//创建key值key_t key2 = ftok("./a.txt", 'b');//创建或打开消息队列int msgid = msgget(key2, IPC_CREAT | IPC_EXCL | 0666);if (msgid < 0){if (errno == EEXIST){printf("msgget eexist\n"); //已创建msgid = msgget(key2, 0666);}else{perror("msgget err.");return -1;}}char reply_buf[HTML_SIZE] = {0};//分离请求内容为postchar *post = strstr(input, "post");char *p = strstr(input, "change=");*(p - 1) = '\0';printf("请求 = %s\n", post);//分离控制内容为 *changechar *change = p + strlen("change=");*(change+2)='\0';printf("操作change = %s\n", change);//设置消息类型为1ctl.mytype = 1;//将控制信号放入到消息数据中strcpy(ctl.buf, change);printf("消息内容为:%s\n",ctl.buf);//将控制消息发送到消息队列中msgsnd(msgid, &ctl, sizeof(ctl) - sizeof(long), 0);sprintf(reply_buf, "<script>localStorage.setItem('usr_user_name', '%s');</script>", post);strcat(reply_buf, "<script>window.location.href = '/index.html';</script>");send(sock, reply_buf, strlen(reply_buf), 0);//删除消息队列// msgctl(msgid,IPC_RMID,NULL);return 0;}/*** @brief 处理自定义请求,在这里添加进程通信* @param input* @return*//*解析并处理自定义请求。根据不同的请求类型(登录、求和、其他),调用相应的处理函数进行处理。如果是其他类型的请求(如 JSON 请求),则发送示例的 JSON 响应给客户端。*/int parse_and_process(int sock, const char *query_string, const char *input){//query_string不一定能用的到//先处理登录操作//strstr函数:从字符串Input中查找username=第一次出现的位置if (strstr(input, "username=") && strstr(input, "password=")){return handle_login(sock, input);}//处理求和请求else if (strstr(input, "data1=") && strstr(input, "data2=")){return handle_add(sock, input);}//处理get请求else if (strstr(input, "get")){return handle_get(sock, input);}//处理post请求else if (strstr(input, "post")){return handle_post(sock, input);}else //剩下的都是json请求,这个和协议有关了{// 构建要回复的JSON数据const char *json_response = "{\"message\": \"Hello, client!\"}";// 发送HTTP响应给客户端send(sock, json_response, strlen(json_response), 0);}return 0;}
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<!DOCTYPE html>
<html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge"><title>设备控制端</title><script>function get() {//v不仅仅是一个变量,与数组类似var v = document.getElementsByName("light");//v[0]表示的是第一个名字为username的标签// v[0].value="hello";var xhr = new XMLHttpRequest();//新建一个对象var url = "";xhr.open("post", url, true);xhr.onreadystatechange = function ()//检测发生变化{//表示响应完成并且成功if (xhr.readyState === 4 && xhr.status === 200) {var response = xhr.responseText;var x = response.split("\n");//将字符串以'\n'为分割分为一个字符串数组console.log(x);v[0].value = x[0];//响应正文v[1].value = x[1];//响应正文v[2].value = x[2];//响应正文v[3].value = x[3];//响应正文}}xhr.send("get");}function fun(obj) {var xhr = new XMLHttpRequest();var url = "";xhr.open("POST", url, true);console.log(obj);if (obj == 'on') {console.log("postchange=01");xhr.send("postchange=01");}else if (obj == 'off') {console.log("postchange=00");xhr.send("postchange=00");}}function funs(obj) {var xhr = new XMLHttpRequest();var url = ""; // 设置正确的URLxhr.open("POST", url, true);if (obj == 'on') {console.log("postchange=11");xhr.send("postchange=11");} else if (obj == 'off') {console.log("postchange=10");xhr.send("postchange=10");}}</script>
</head><body><!--块标签:可以实现区块内容属性设置--><div style="color:aqua;background: darkblue;"><h3>设备数据控制与读取</h3><p>实现Modbus Slave端数据采集和设备控制,可以在网页进行查询和控制设备状态.</p>get当前状态:<input type="button" name="flash" onclick="get()"></br>设备状态:</br>光线传感器:<input type="text" name="light"></br>加速度传感器:</br>x <input type="text" name="light"></br>y <input type="text" name="light"> </br>z <input type="text" name="light"></br><!--单选按钮-->LED: on <input type="radio" name="LED" id="on" onclick="fun(id)">off <input type="radio" name="LED" id="off" checked="checked" onclick="fun(id)"></br>蜂鸣器: on <input type="radio" name="fmq" id="on" onclick="funs(id)">off <input type="radio" name="fmq" id="off" checked="checked" onclick="funs(id)"></div>
</body></html>