C语言之网络高级编程笔记

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基于Webserver的工业数据采集项目

html  

cgi

Modbus协议  (应用层)

工具:Modus Slave/Poll wireshark  Postman

一、Modbus起源

1.起源

     Modbus由Modicon公司于1979年开发,是一种工业现场总线协议标准。

     Modbus通信协议具有多个变种,其中有支持串口,以太网多个版本,其中最著名的是Modbus RTU、Modbus ASCII和Modbus TCP三种

     其中Modbus TCP是在施耐德收购Modicon后1997年发布的。

2.分类:

1)Modbus RTU:运行在串口上的协议,采用二进制表示形式以及紧凑的数据结构,通信效率较高,应用比较广泛

2)Modbus ASCII:运行在串口上的协议,采用ASCII码传输,利用特殊字符作为字节开始和结束的标志,传输效率较低,只有在传输数据量较少的时候才会考虑它

3)Modbus TCP:运行在以太网上的协议

优势:

     免费、简单、容易使用

应用场景:

Modbus协议是现在国内工业领域应用最多的协议,不只PLC设备,各种终端设备,比如水控机、水表、电表、工业秤、各种采集设备

Modbus TCP特点

1)采用主从问答方式进行通信

2)Modbus Tcp是应用层协议,基于传输层TCP协议实现

3)Modbus Tcp端口号默认502

二、Modbus TCP 通信协议

ModbusTcp协议包含三部分:报文头、功能码、数据

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Modbus TCP/IP协议最大数据帧长度为260字节

1.报文头

共7字节,分别是:

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2.寄存器

包含四种寄存器,分别是线圈、离散量输入、保持寄存器、输入寄存器

1.离散量和线圈其实就是位寄存器(每个寄存器数据占1字节),工业上主要用于控制IO设备。

线圈寄存器,类比为开关量,每一个bit都对应一个信号的开关状态。所以一个byte就可以同时控制8路的信号。比如控制外部8路io的高低。 线圈寄存器支持读也支持写,写在功能码里面又分为写单个线圈寄存器和写多个线圈寄存器。

对应上面的功能码也就是:0x01  0x05  0x0f

离散输入寄存器,离散输入寄存器就相当于线圈寄存器的只读模式,他也是每个bit表示一个开关量,而他的开关量只能读取输入的开关信号,是不能够写的。比如我读取外部按键的按下还是松开。

所以功能码也简单就一个读的 0x02

2.输入和保持寄存器是字寄存器(每个寄存器数据占2个字节),工业上主要用于存储工业设备的值。

保持寄存器,这个寄存器的单位不再是bit而是两个byte,也就是可以存放具体的数据量的,并且是可读写的。比如我我设置时间年月日,不但可以写也可以读出来现在的时间。写也分为单个写和多个写

所以功能码有对应的三个:0x03 0x06 0x10

输入寄存器,这个和保持寄存器类似,但是也是只支持读而不能写。一个寄存器也是占据两个byte的空间。类比我我通过读取输入寄存器获取现在的AD采集值

对应的功能码也就一个 0x04

3.功能码

根据四种不同的寄存器设置了8种功能码

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点一个灯:05

读温度:03  04

具体协议分析可参考:

实例分享 | ModbusTCP报文详解

练习:读传感器数据,读1个寄存器数据,写出主从数据收发协议。

主机给从机:

|-事务处理标识符|-协议类型-|-字节长度-|-从机ID-|-功能码-|-起始地址-|-寄存器个数-|

      0x0000         0x0000       0x0006      0x11       0x03     0x0015       0x0001

从机回主机:

|-事务处理标识符|-协议类型-|-字节长度-|-从机ID-|-功能码-|-数据长度-|--数据--|

0x0000      0x0000      0x0005      0x11      0x03         0x02    0x0102

练习:写出控制IO设备开关的协议数据,操作1个线圈。

主机给从机:

|----------MBAP报文头----------|-功能码-|-起始地址-|-断通标志-|

0x0000  0x0000 0x0006 0x11   0x05     0x000b     0xFF00

从机回主机:

|----------MBAP报文头----------|-功能码-|-起始地址-|-断通标志-|

0x0000  0x0000 0x0006 0x11    0x05     0x000b     0xFF00

单个线圈:1线圈占1个字节,1个字节=8位,对应一个IO设备,设置为0xff00表示置位,0x0000表示复位

多个线圈:1位表示一个线圈,1位对应一个IO设备,1个字节对应8个线圈即8个IO设备

三、工具软件使用

1.Modbus Slave/Poll

1.软件默认安装

2.破解

点击connection->connect,输入序列号即可

3.使用

先设置

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后连接(连接时注意先开启slave端(相当于服务器),后起poll端(相当于客户端))

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查询主机ip:win + r 然后输入cmd 然后输入ipconfig   即可查询主机ip

2.网络调试助手

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3.Wireshark使用

安装使用wireshark时注意把杀毒软件和防火墙关闭

捕获器选择:

windows如果连接有线网络,选择本地连接/以太网

如果连接无线网络,选择WLAN

如果只是在本机上的通信,选择NPCAP Loopback apdater

或Adapter for loopback traffic capture

过滤条件:

过滤端口:tcp.port == 502

过滤IP:ip.addr == 192.168.1.156(自己的ip地址)

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练习:

在虚拟机写程序实现poll端功能,编写客户端实现和Slave通信。

03功能码:读保持寄存器

uint8_t seq[12]={0x00,....};

//创建套接字

//填充结构体

//连接

//发送

//接收

//打印数据

//关闭套接字

  1. 分别封装函数实现对保持寄存器的读取和对单个线圈的控制

读保持寄存器:函数参数(发送数据首地址,功能码,寄存器起始地址、寄存器个数、从机ID,接收数据首地址)


int sockfd;

void set_slave_id(uint8_t *p, int id) //设置从机id
{
    p[6]=id;//*(p+6)
}
void read_registers(uint8_t *p, int addr, int nb, uint8_t *dest)
{
    //给p指向数组赋值
    p[5]=6//字节数
    p[7]=0x03;
    p[8]=addr  >> 8 ;//地址高位
    p[9]=addr  &  0xff;//地址低位
    p[10]=nb  >> 8 ;//数量高位
    p[11]=nb  &  0xff;//数量低位
    //发送
    send(sockfd,p,12,0);
    //接收
    recv(sockfd,dest,64,0);
}
void write_coil(uint8_t *p, int function, int addr, int nb, uint8_t *dest)
{
    int i = 0;
    *(+ 5) = 6;              //后面字节数
    *(+ 7) = (char)function; //功能码
    *(+ 8) = addr >> 8;      //线圈高位地址
    *(+ 9) = addr & 0xff;    //线圈低位地址
    if (nb == 1)
        *(+ 10) = 0xff;
    else if (nb == 0)
        *(+ 10) = 0x00;
    *(+ 11) = 0x00;

    send(sockfd, p, 12, 0);
    recv(sockfd, dest, 64, 0);
}

int main()
{
    
    //创建套接字
    //填充结构体
    //连接
    //设置从机ID
    
    //调用函数收发
    
    //循环打印
     for (= 0; i < dest[8]; i++)
            printf("%#x  ", dest[9 + i]);
        printf("\n");
    //关闭套接字
    return 0
}

sudo hq_vm.sh

四、Modbus库

三方库的使用

【1】库的安装

1.库的安装配置

1.在linux中解压压缩包

将库压缩包复制到linux下,进行解压

tar -xvf libmodbus-3.1.7.tar.gz

2.进入源码目录,创建文件夹(存放头文件、库文件

cd libmodbus-3.1.7

mkdir install

3.执行脚本configure,进行安装配置(指定安装目录)

./configure --prefix=$PWD/install

4.执行make和make install

make//编译

make install//安装

执行完成后会在install文件夹下生产对应的头文件、库文件件夹,install用于存放产生的头文件、库文件等

2.库的使用

1、gcc xx.c -I./install/include/modbus -L./install/lib -lmodbus

./a.out

解释:

-I 后需要指定出头文件的路径

-L 后需要指定库的路径

-l 后需要指定库名

因为库为动态库,所有运行时会报错,解决方法:

修改配置文件:

sudo vi /etc/ld.so.conf.d/my.conf

在文件中添加库的路径  如:/home/hq/install/lib

sudo ldconfig 执行生效

2.要想编译方便,可以将头文件和库文件放到系统路径下

sudo  cp install/include/modbus/*.h  /usr/include 

sudo  cp install/lib/*  -r /lib -d

后期编译时,可以直接gcc xx.c -lmodbus

头文件默认搜索路径:/usr/include  、/usr/local/include

库文件默认搜索路径:/lib、/usr/lib

【2】函数接口

1.建立连接

modbus_new_tcp  :创建modbus句柄

modbus_set_slave:设置从机ID

modbus_connect:进行连接

2.销毁操作

modbus_free: 释放modbus

modbus_close:关闭套接字

3.功能函数

  8个功能码对应的函数

  modbus_read_bits :01功能码

  modbus_read_input_bits :02功能码

  modbus_read_registers :03功能码

  modbus_read_input_registers :04功能码

  modbus_write_bit :05功能码

  modbus_write_register :06功能码

  modbus_write_bits : 15功能码

  modbus_write_registers : 16功能码

modbus_t*   modbus_new_tcp(const char *ip, int port)
功能:以TCP方式创建Modbus实例,并初始化
参数:
    ip   :ip地址
    port:端口号
返回值:成功:Modbus实例
      失败:NULL
int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)
功能:设置从机ID
参数:
    ctx   :Modbus实例
    slave:从机ID
返回值:成功:0
       失败:-1
int   modbus_connect(modbus_t *ctx)
功能:和从机(slave)建立连接
参数:
    ctx:Modbus实例
返回值:成功:0
       失败:-1
void   modbus_free(modbus_t *ctx)
功能:释放Modbus实例
参数:ctx:Modbus实例
void   modbus_close(modbus_t *ctx)
功能:关闭套接字
参数:ctx:Modbus实例
int modbus_read_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest)
功能:读取线圈状态,可读取多个连续线圈的状态(对应功能码为0x01
参数:
    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
int  modbus_read_input_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint8_t *dest)
功能:读取输入状态,可读取多个连续输入的状态(对应功能码为0x02
参数:
    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
返回值:成功:返回nb的值
int  modbus_read_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)
功能:读取保持寄存器的值,可读取多个连续保持寄存器的值(对应功能码为0x03
参数:
    ctx   :Modbus实例
    addr :寄存器起始地址
    nb    :寄存器个数
    dest :得到的寄存器的值
返回值:成功:读到寄存器的个数
       失败:-1
int   modbus_read_input_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, uint16_t *dest)
功能:读输入寄存器的值,可读取多个连续输入寄存器的值(对应功能码为0x04
参数:
    ctx   :Modbus实例
    addr :寄存器起始地址
    nb    :寄存器个数
    dest :得到的寄存器的值
返回值:成功:读到寄存器的个数
       失败:-1
int  modbus_write_bit(modbus_t *ctx, int addr, int status);
功能:写入单个线圈的状态(对应功能码为0x05
参数:
    ctx     :Modbus实例
    addr  :线圈地址
    status:线圈状态
返回值:成功:0
      失败:-1
int  modbus_write_bits(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint8_t *src);
功能:写入多个连续线圈的状态(对应功能码为15
参数:
    ctx     :Modbus实例
    addr  :线圈地址
    nb     :线圈个数
    src    :多个线圈状态
返回值:成功:0
      失败:-1
int  modbus_write_register(modbus_t *ctx, int addr, int value);
功能:  写入单个寄存器(对应功能码为0x06
参数: 
    ctx    :Modbus实例
    addr  :寄存器地址
    value :寄存器的值 
返回值:成功:0
       失败:-1
int  modbus_write_registers(modbus_t *ctx, int addr, int nb, const uint16_t *src);
功能:写入多个连续寄存器(对应功能码为16
参数:
    ctx    :Modbus实例
    addr  :寄存器地址
    nb     :寄存器的个数
    src    :多个寄存器的值 
返回值:成功:0
      失败:-1


【3】编程流程

1.创建实例

modbus_new_tcp

2.设置从机ID

modbus_set_slave

3.连接

modbus_connect

4.寄存器操作

功能码对应的函数

5.关闭套接字

modbus_close

6.释放实例

modbus_free

03功能码 读2个寄存器的值

05功能码 写一个线圈

 #include<stdio.h>
 #include<modbus.h>
 
 int main() {
     modbus_t *ctx;
     int slave_id = 1;
     const char *ip = "192.168.50.96";
     int port = 502;
     int regs_read = 2;
     uint16_t destination[2];
 
 
     // 创建Modbus TCP实例
     ctx = modbus_new_tcp(ip, port);
 
     // 设置从机ID
     modbus_set_slave(ctx, slave_id);
 
     // 连接到从机
     modbus_connect(ctx);
 
 
     modbus_write_bit(ctx,0,88);
     /*
 
     // 读取保持寄存器的值
     modbus_read_registers(ctx, 0, regs_read, destination);
 
     // 打印读取到的寄存器值
     for (int i = 0; i <regs_read; i++) {
     printf("Register %d: %d\n", i, destination[i]);
     }
     */
     // 关闭套接字和释放实例
     modbus_close(ctx);
     modbus_free(ctx);
 
     return 0;
 }                                                                 
                                                                   
                                                                   

任务:

编程实现采集传感器数据和控制硬件设备(传感器和硬件通过slave模拟)

传感器:2个,光线传感器、加速度传感器(x\y\z)

硬件设备:2个,led灯、蜂鸣器

要求:

  1. 多任务编程:多线程
  2. 循环1s采集一次数据,并将数据打印至终端
  3. 同时从终端输入指令控制硬件设备

0  1 :led灯打开

0  0:led灯关闭

1  1:蜂鸣器开

1 0 :  蜂鸣器关

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include "modbus.h"
modbus_t *ctx;
//采集数据
void *handler_data(void *arg)
{
	//modbus_t *ctx = (modbus_t *)arg;
	uint16_t dest[64] = {0};
	int i;
	while(1)
	{
		modbus_read_registers(ctx, 0, 4, dest);
		for(i = 0; i < 4; i++)
			printf("data:%d ", dest[i]);
		printf("\n");
		sleep(1);
	}
}
//控制设备
void *handler_ctl(void *arg)
{
	//modbus_t *ctx = (modbus_t *)arg;
	int dev, op;
	while(1)
	{
		scanf("%d %d", &dev, &op); //1 0
		modbus_write_bit(ctx, dev, op);
		sleep(1);
	}
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
	//1. 创建modbus实例,并初始化
	int n = 0;
	uint8_t src[2] = {1, 0};
	pthread_t tid1, tid2;

	ctx = modbus_new_tcp(argv[1], atoi(argv[2]));
	if(ctx == NULL){
		perror("modbus new tcp error");
		return -1;
	}
	//2. 设置从机ID
	modbus_set_slave(ctx, 1);
	//3. 建立连接
	if(modbus_connect(ctx) < 0){
		perror("modbus connect error");
		modbus_free(ctx);
		return -1;
	}
	//4.创建线程
	if(pthread_create(&tid1, NULL, handler_data, NULL)!=0)
	{
		perror("pthread_create data err");
		return -1;
	}
	if(pthread_create(&tid2, NULL, handler_ctl, NULL)!=0)
	{
		perror("pthread_create ctl err");
		return -1;
	}

	pthread_join(tid1, NULL);
	pthread_join(tid2, NULL);

	//5. 关闭套接字
	modbus_close(ctx);
	//6. 释放modbus实例
	modbus_free(ctx);
	
	return 0;
}


#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <modbus.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>


int sockfd;
uint16_t dest[64] = {};

int main()
{

    modbus_t *ctx;
    ctx = modbus_new_tcp("192.168.50.96", 502);
    int a = modbus_set_slave(ctx, 1);
    int b = modbus_connect(ctx);

    pid_t pid = fork();
    if (pid < 0)
    {
        perror("fork err");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0)
    {
        while (1)
        {
            modbus_read_registers(ctx, 0, 4, dest);
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                if (i == 0)
                {
                    printf("光线传感器:");
                    printf("%d\n", dest[i]);
                }
                else if (i == 1)
                {
                    printf("加速度传感器x:%d\n", dest[i]);
                }
                else if (i == 2)
                {
                    printf("加速度传感器y:%d\n", dest[i]);
                }
                else if (i == 3)
                {
                    printf("加速度传感器z:%d\n", dest[i]);
                }
                putchar(10);

            }                                                                                      
            sleep(5);
        }
        exit(0);
    }
    else
    {
        int a, b;
        while (1)
        {
            scanf("%d", &a);
            scanf("%d", &b);

            if (a == 0 && b == 1)
            {
                printf("led灯打开\n");
            }
            else if (a == 0 && b == 0)
            {
                printf("led灯关闭\n");
            }
            else if (a == 1 && b == 1)
            {
                printf("蜂鸣器开\n");
            }
            else if (a == 1 && b == 0)
            {
                printf("蜂鸣器关\n");
            }
            modbus_write_bit(ctx, a, b);
        }

        wait(NULL);
    }
    modbus_close(ctx);
    modbus_free(ctx);
    return 0;
}
                                                                                                   
                                                                                                                                                                                                                                                                                                 
                                                                                                  

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五、基于Webserver的工业数据采集项目

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1.Webserver服务器

Web Server中文名称叫网页服务器或web服务器。WEB服务器也称为WWW(WORLD WIDE WEB)服务器,主要功能是提供网上信息浏览服务。

Web server的分类:Kangle、Nginx、apache等等

在嵌入式中常见的轻量级的服务器有:Lighttpd、 Shttpd,、Thttpd、Boa、Mini_httpd、Appweb、Goahead

1.1 Lighttpd服务器

LigHttpd是一个开源的轻量级嵌入式Web server,是提供一个专门针对高性能网站,安全、快速、兼容性好并且灵活的web server环境。具有非常低的内存开销,cpu占用率低,效能好,以及丰富的模块等特点。

1.2 服务器安装配置

1)解压

tar -xvf lighttpd-1.4.54.tar.gz

2)进入源码目录,创建文件夹web

cd lighttpd-1.4.54

mkdir web

3) 执行脚本文件

./configure --prefix=$PWD/web

4)执行Makefile文件

make

make install

1.3 目录创建及文件移动

1)将源码目录lighttpd-1.4.54下web文件夹移动到某个路径下

mv lighttpd-1.4.54/web  ~/work

2)在web目录下创建文件夹(config、log、run、www)

cd ~/work/web

mkdir  config  log  run  www

3)将源码目录lighttpd-1.4.54/doc/config下的conf.d lighttpd.conf modules.conf复制到~/web/config中

cp conf.d  lighttpd.conf  modules.conf   ~/work/web/config -r

4)修改log文件夹权限,并在log目录下创建error.log文件修改权限

chmod  777  log

touch  log/error.log

chmod  777  log/error.log

5)在www目录下创建htdocs文件夹存放网页文件

mkdir  www/htdocs

1.4 修改配置文件

1) vi ~/work/web/config/lighttpd.conf

##
var.home_dir    = "/home/hq/work/web"   #lighttpd操作的主目录
var.log_root    = home_dir + "/log"			#日志文件目录(程序执行中出现的错误信息)
var.server_root = home_dir + "/www"			#存放html、cgi代码目录
var.state_dir   = home_dir + "/run"			#存放pid文件服务运行起来后自动创建
var.conf_dir    = home_dir + "/config"  #存放配置文件
##
var.vhosts_dir  = home_dir + "/vhosts"
##
var.cache_dir   = home_dir + "/cache"
##
var.socket_dir  = home_dir + "/sockets"
##
server.port = 80    #端口号为80
##
server.use-ipv6 = "disable"	  #设置为禁用
##
#server.bind = "localhost"		#默认即可
##
server.username  = "hq"		#修改为当前用户,nobody为任何人都可以访问
#server.groupname = "nobody"		#将其注释即可
##
server.document-root = server_root + "/htdocs"		#存放html网页的文件
##
server.pid-file = state_dir + "/lighttpd.pid"
##
server.errorlog             = log_root + "/error.log"		#错误日志文件



2) vi ~/work/web/config/modules.conf

include "conf.d/cgi.conf"   将此行注释打开(149)

3) vi ~/work/web/config/conf.d/cgi.conf

$HTTP["url"] =~ "^/cgi-bin" {

 cgi.assign = ( "" => "" )

} 将这三行注释打开28-30行

1.5 运行测试

1)运行

cd  ~/work/web

sudo sbin/lighttpd -f config/lighttpd.conf -m lib/

(结束进程为:pkill lighttpd

2)测试

将index.html文件放到www/htdocs目录下

打开浏览器,在地址栏输入服务器的IP地址(虚拟机IP)即可看到主页。

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2. CGI

2.1 CGI简介

早期的Web服务器,只能响应浏览器发来的HTTP静态资源的请求,并将存储在服务器中的静态资源返回给浏览器。

随着Web技术的发展,逐渐出现了动态技术,但是Web服务器并不能够直接运行动态脚本,为了解决Web服务器与外部应用程序之间数据互通,于是出现了CGI通用网关接口。

简单理解,可以认为CGI是Web服务器和运行其上的应用程序进行“交流”的一种约定。

CGI(Common Gateway Interface)通用网关接口,是外部扩展应用程序与 Web 服务器交互的一个标准接口。

2.2 CGI特点

CGI是Web服务器和一个独立的进程之间的协议,它通过环境变量及标准输入/输出和服务器之间进行数据交互。

  1. 通过环境变量可以获得网页的请求方式、地址等
  2. 通过标准输入可以获取网页的消息正文
  3. 通过标准输出可以发送网页请求的数据

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2.3 常见的环境变量

REQUEST_URI:访问此页面需要的URL,比如:“/index.html”

REQUEST_METHOD:获取客户端请求数据的方式:POST或GET

CONTENT_LENGTH:获取用户数据的长度

CONTENT_TYPE:网页中存在的 Content-Type,用于定义网络文件的类型和网页的编码,决定浏览器将以什么形式、什么编码读取这个文件

2.4 CGI工作原理

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当浏览器向web服务器发送动态数据请求时,Web服务器主进程就会Fork创建出一个新的进程来启动CGI程序,也就是将动态脚本交给CGI程序来处理。

当CGI程序启动后会去解析动态脚本,然后将结果返回给Web服务器,最后由Web服务器将结果返回给客户端,之前Fork出来的进程也随之关闭。

这样,每次用户请求动态脚本,Web服务器都要重新Fork创建一个新进程去启动CGI程序,由CGI程序来处理动态脚本,处理完成后进程随之关闭。

对于一个CGI程序,主要的工作是从环境变量和标准输入中读取数据,然后处理数据,最后向标准输出中输出数据。(这里服务器将标准输入和标准输出做了重定向)

2.5 源码分析

在main函数中handle_requst获取网页发给服务器数据中,请求头(环境变量)和请求正文(标准输入)的信息,调用了parse_and_process函数,在函数中根据正文判断网页需要执行什么操作(获取传感器数据还是控制硬件设备),根据请求完成数据采集或设备控制操作,最终给网页回复(标准输出)数据(遵循HTTP协议)

2.6 源码使用

  1. 首先将cgi_demo复制到虚拟机web目录下
  2. uxterm命令打开简化版终端,用who am i命令查看当前终端的文件,根据自己终端的文件修改log_consloe.h文件的内容

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3)在www/htdocs下创建cgi-bin文件夹,在cgi源码目录(cgi_demo)执行make,会在cgi-bin路径下生成web.cgi

先确保服务器打开

sudo sbin/lighttpd -f config/lighttpd.conf -m lib/

(结束进程为:pkill  lighttpd)

3. Postman使用

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测试使用

按照上面设置完postman后,将lighttpd服务器开启,当点击发送时,会在简化版终端上显示调试信息,同时在postman中也会看到回复的数据

任务:

通过postman模拟浏览器,实现Modbus Slave端数据采集和设备控制。

项目问题总结:

1.存在共享内存和消息队列数据收发问题时。

解决方案:

      (1)在代码中加打印语句,确保两个进程用的是同一个id

      (2)由于程序是强制结束,再下次运行代码时,将消息队列删除一下

           查看和删除共享内存和消息队列:

           ipcs  -m  :查看共享内存

           ipcrm  -m  shmid:删除共享内存

           ipcs -q:查看消息队列

           ipcrm  -q  semid:删除消息队列

2.key值的创建路径指定/目录下的某个新建文件

3.多使用打印语句,学会通过uxterm终端查看打印信息,排查错误位置

4.程序伪代码:

//CGI进程
parse_and_process(char *input)
{
        if(strcmp(input, "get") == 0)
        {
                //创建共享内存、映射
                //读取共享内存数据
                //将数据写至标准输出
        }
        else
        {
            //创建消息队列
            //将postman下发的指令添加至消息队列
            //给浏览器回复数据
        }
}
//和modbus slave交互的服务进程
//采集传感器数据线程
void *info(void *arg)
{
    //创建或打开共享内存、映射
    while(1)
    {
        //读保持寄存器
        modbus_read_registers();
        //将从slave端拿到的数据写到共享内存中
        sleep(1);
    }
}
//控制设备线程
void *control(void *arg)
{
    //创建或打开消息队列
    while(1)
    {
        //读取消息队列
        msgrcv();
        //根据消息队列的值进行设备控制,写线圈
        switch(msg.buf)
        {
            case LED: 写线圈;break
            case BEEP:写线圈;break
        }
    }
}

custom_handle.c代码:


#include "req_handle.h"
#include "log_console.h"
#include "sys/ipc.h"
#include "sys/shm.h"
#include "errno.h"
#include "sys/msg.h"

#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"

/**
 * @brief 处理自定义请求,在这里添加进程通信
 * @param input
 * @return
 */
struct msgbuf{
    long type;
    char buf[32];
};

int parse_and_process(char *input)
{
    char val_buf[2048] = {0};
    key_t key;
    int shmid;
    char *p=NULL;


    int msgid;
    struct msgbuf msg;
    //1.创建key值
    if((key = ftok("/mnt", 'm')) < 0)
    {
        log_console("ftok err");
        return -1;
    }

    // strcpy(val_buf, input);

    //这里可以根据接收的数据请求进行处理
    if(input[0]=='g')
    {

        //2.创建或打开共享内存
        shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
        if(shmid <= 0)
        {
            if(errno == EEXIST)
                shmid = shmget(key, 128, 0666);
            else
            {
                log_console("shmget err");
                return -1;
            }
        }

        //3.映射
        if((p = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *)-1)
        {
            log_console("shmat err");
            return -1;
        }
        strcpy(val_buf,p);

    }
    else if(input[0]=='s')
    {
        //1.创建或打开消息队列

        msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
        if(msgid <= 0)
        {
            if(errno == EEXIST)
                msgid = msgget(key, 0666);
            else
            {
                log_console("msgget err");
                return -1;
            }
        }
                                                                                             
        msg.type=1;
        strcpy(msg.buf,input);
        strcpy(val_buf,input);

        //2.添加消息队列

        msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg)-sizeof(long), 0);

        log_console("msgbuf:%s\n",msg.buf);
    }

    //数据处理完成后,需要给服务器回复,回复内容按照http协议格式
    char reply_buf[HTML_SIZE] = {0};
    sprintf(reply_buf, "%sContent-Length: %ld\r\n\r\n", HTML_HEAD, strlen(val_buf));
    strcat(reply_buf, val_buf);
    log_console("post json_str = %s", reply_buf);

    //向标准输出写内容(标准输出服务器已做重定向)
    fputs(reply_buf, stdout);

    return 0;
}
                                                                                            

manage.c 代码


#include <stdio.h>
#include <modbus.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/shm.h>
#include <errno.h>
#include <sys/msg.h>
#include "sys/msg.h"

#define LED 0
#define BEEP 1

struct msgbuf{
    long type;
    char buf[32];
};

void *handler_info(void *arg)
{
    uint16_t dest[4] = {0};
    key_t key;
    int shmid;
    char *p = NULL;

    //1.创建key值                                                                             
    if((key = ftok("/mnt", 'm')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return NULL;
    }
    //2.创建或打开共享内存
    shmid = shmget(key, 128, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
    if(shmid <= 0)
    {
        if(errno == EEXIST)
            shmid = shmget(key, 128, 0666);
        else
        {
            perror("shmget err");
            return NULL;
        }
    }
    //3.映射
    if((p = shmat(shmid, NULL, 0)) == (char *)-1)
    {
        perror("shmat err");
        return NULL;
    }
    modbus_t *ctx = (modbus_t *)arg;
    while(1)
    {
        modbus_read_registers(ctx, 0, 4, dest);
        sprintf(p, "%u,%u,%u,%u", dest[0],dest[1],dest[2],dest[3]);
        printf("传感器数据:%s\n", p);
        sleep(1);
    }
}
void *handler_contl(void *arg)
{
    modbus_t *ctx = (modbus_t*)arg;
    key_t key;
    int msgid;
    struct msgbuf msg;
    int dev, op;
    if((key = ftok("/mnt", 'm')) < 0)
    {
        perror("ftok err");
        return NULL;
    }
    msgid = msgget(key, IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666);
    if(msgid <= 0)
    {
        if(errno == EEXIST)
            msgid = msgget(key, 0666);
        else
        {
            perror("msgget err");
            return NULL;
        }
    }
    while(1)
    {
        //scanf("%d %d", &dev, &op);
        msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg)-sizeof(long), 1, 0);
        printf("msgbuf:%s\n", msg.buf);
        dev = msg.buf[4]-'0';
        op = msg.buf[6]-'0';
        switch(dev)
        {
        case LED:
            modbus_write_bit(ctx, 0, op);
            break;
        case BEEP:
            modbus_write_bit(ctx, 1, op);
            break;
        }
    }
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    modbus_t *ctx;
    pthread_t t1, t2;

    ctx = modbus_new_tcp(argv[1], 502);
    if(ctx == NULL)
    {
        perror("modbus new tcp");
        return -1;
    }
    modbus_set_slave(ctx, 1);
    if(modbus_connect(ctx) < 0)
    {
        perror("connect err");
        goto err;
    }
    printf("connect ok\n");

    if(pthread_create(&t1, NULL, handler_info, ctx) != 0)
    {
        perror("create thread1 err");
        goto err;
    }
    if(pthread_create(&t2, NULL, handler_contl, ctx) != 0)
    {
        perror("create thread2 err");
        goto err;
    }

    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
err:
    modbus_free(ctx);
    modbus_close(ctx);
    return 0;
}
                                                                                              
                                                                                        

index.html网页代码:

<!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>Document</title>
    <script src="js/xhr.js"></script>
    <script>
        function get_info(){
            var v = document.getElementsByName("username");
           
            XHR.post('/cgi-bin/web.cgi',"get",function(x,info){   
                console.log(info); 
                var val = info.split(",");
                v[0].value=val[0];
                v[1].value=val[1] + ',' + val[2] + ','+val[3];
               
            })
        }
        function set_info(obj1){
            XHR.post('/cgi-bin/web.cgi',obj1,function(x,info){   
            })
            if(obj1 == 'set=1 0'){
                console.log("蜂鸣器关!");
            }else if(obj1 == 'set=1 1'){
                console.log("蜂鸣器开!");
            }else if(obj1 == 'set=0 0'){
                console.log("LED灯关!");
            }else if(obj1 == 'set=0 1'){
                console.log("LED灯开!");
            }
        }
    </script>
    
</head>
 
<body>
    <div style = "color: greenyellow;background:darkslategrey">
    <p>
        <h1>********Webserver工业数据采集********</h1>
    </p>
    </div>
        <div style = "color:cyan;background:cornflowerblue">
        <h3>信息采集</h3>
        数据采集 
        <input type="button" name="flash" onclick="get_info()">
        <br/>
        光照强度:
        <input type="text" name="username" value="admin" >
        <br/>
        加速度:
        <input type="text" name="username" value="admin">
        <br/>
        <h3>设备控制</h3>
        LED灯
        on<input type="radio" name = "led" id = "set=0 1" onclick="set_info(id)">
        off<input type="radio" name = "led" id = "set=0 0" checked = "checked" onclick="set_info(id)">
        <br/>
        蜂鸣器
        on<input type="radio" name = "beef" id = "set=1 1" onclick="set_info(id)">
        off<input type="radio" name = "beef" id = "set=1 0" checked = "checked" onclick="set_info(id)">
    </div>
 
    </body>
 
</html>

六、http协议

1、Http简介

HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于Web Browser(浏览器)到Web Server(服务器)进行数据交互的传输协议。

HTTP是应用层协议

HTTP是一个基于TCP通信协议传输来传递数据(HTML 文件, 图片文件, 查询结果等)

HTTP协议工作于B/S架构上,浏览器作为HTTP客户端通过URL主动向HTTP服务端即WEB服务器发送所有请求,Web服务器根据接收到的请求后,向客户端发送响应信息。

HTTP默认端口号为80,但是你也可以改为8080或者其他端口

2、Http特点

HTTP是短连接:无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

HTTP是媒体独立的:这意味着,只要客户端和服务器知道如何处理的数据内容,任何类型的数据都可以通过HTTP发送。客户端以及服务器指定使用适合的MIME-type内容类型。

HTTP是无状态:HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面,在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

3、Http协议格式

1)客户端请求消息格式

客户端发送一个HTTP请求到服务器的请求消息包括以下格式:请求行、请求头部、空行和请求数据四个部分组成,下图给出了请求报文的一般格式。

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  a. 请求行:请求行是由请求方法字段、url字段、http协议版本字段3个部分组成。请求行定义了本次请求的方式,格式如下:GET /example.html  HTTP/1.1(CRLF)。

 b. 请求头:也被称作消息报头,请求头是由一些键值对组成,每行一对,关键字和值用英文冒号“:”分隔。允许客户端向服务器发送一些附加信息或者客户端自身的信息,典型的请求头如下:

Accept:作用:描述客户端希望接收的 响应body 数据类型;示例:Accept:text/html

Accept-Charset:作用:浏览器可以接受的字符编码集;示例:Accept-Charset:utf-8

Accept-Language:作用:浏览器可接受的语言;示例:Accept-Language:en

Connection:作用:表示是否需要持久连接,注意HTTP1.1默认进行持久连接;示例:Connection:close

Content-Length:作用:请求的内容长度:示例:Content-Length:348

Content-Type:作用:描述客户端发送的 body 数据类型

2)服务器响应消息格式:

HTTP响应也由四个部分组成,分别是:状态行、消息报头、空行和响应正文。

状态行:由三部分组成,HTTP协议的版本号、状态码、以及对状态码的文本描述。例如:HTTP/1.1 200 OK (CRLF) 。(200表示请求已经成功)

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一. 开发环境:VScode

1. 在某路径下先新建文件夹,打开VScode打开文件夹,新建文件,文件命名为index.html

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2. 安装库 open in browser

库安装完成后,在编写文本位置右击->open in other browser->选择合适的浏览器即可在网页显示html标签内容

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输入html,选择html:5或者!回车可以将框架进行搭建

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七、html语法

1.Html简介

HTML(英文Hyper Text Markup Language的缩写)中文译为“超文本标记语言”。是用来描述网页的一种语言。

所谓超文本,因为它可以加入图片、声音、动画、多媒体等内容,不仅如此,它还可以从一个文件跳转到另一个文件,与世界各地主机的文件连接。

HTML 不是一种编程语言,而是一种标记语言 (markup language)

Web 浏览器的作用是读取 HTML 文档,并以网页的形式显示出它们。浏览器不会显示 HTML 标签,而是使用标签来解释页面的内容

2.Html标签

1.标签格式:

(1)有尖括号包围的关键字,如:<html>

(2)通常成对存在,如<body></body>

(3)上面的标签前面是开始标签,后面是结束标签

2.标签分类:

(1)单标签:也称空标签    <标签名 />   如:<br/>

(2)双标签:成对存在      <标签名> 内容 </标签名>

3.常用标签:

1)h1-h6标题标签

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2)p段落标签:

一个段落中会根据浏览器窗口的大小自动换行

格式:<p> 文本内容</p>

3)br换行标签:

格式:<br/>

4)div标签:

是一个块级元素,可以把文档分割为独立的、不同的部分,可以在div中嵌套标签

举例:

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注:可以给div设置class或id,通过选择器设置属性,则内部成员具有相同属性

5)Input表单标签:

表示输入意思,是单标签

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属性有多种:

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这里重点讲type为text、radio

当type为text,表示是文本输入框

用法:

当type为radio,表示是单选框

用法:

解释:name:控件名称,同一组单选框设置相同名称

           //Value:必须要有,是当点击时会提交的数据

           Onclick:点击时会执行双引号中的处理函数

       Checked:默认选中,同一组中只设置一个即可

6)Label标签:

label 标签为 input 元素定义标注(标签)

     作用:  用于绑定一个表单元素, 当点击label标签的时候, 被绑定的表单元素就会获得输入焦点

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      注:这里for要跟input中的id一致文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-520614.html

到了这里,关于C语言之网络高级编程笔记的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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