java集成mqtt、rabbitmq服务远程连接数dtu实现寄存器rtu数据读写

xxx智慧管控一体化平台mqtt穿透数据采集写入方案

数据采集及写入流程设计图

一、硬件设备

硬件设备与原有设备保持不变通过配置dtu设备进行mqtt穿透功能进行数据交互

1、dtu配置详解：

1.1 dtu工具

本项目使用塔石TAS-LTE-364支持4G无线dtu模块，下载安装塔石物联网厂家提供的串口测试程序Tool V2.7.1 D20220616.exe

1.2打开程序选择对应dtu型号

1.3 配置串口

点击右上角三角符号选择端口(为你插入电脑的串口)，波特率(dtu出厂默认9600)，校验参数选择8，N,1；点击打开串口

1.4 COM 口查看

电脑右键进入属性界面，再进入设备管理界面，最后点击“端口”查看

1.5 连接成功状态

如果 COM 口及波特率等参数选择正确，设备上电开机后会上报 AT Ready，证明设备启动成功； 若没有出现，则先断电再重新上电即可出现；如下图：

1.6 进入配置状态

显示框出现 AT Ready 后，点击“进入配置状态”；如果 DTU 配置工具的右边显示框返回 OK，则代表 进入配置模式成功了；如下图：

1.7 配置mqtt穿透通道

点击通道1，工作模式选择MQTT透传，MQTT连接参数，目标地址填写搭建mqtt服务地址，目标端口1883(默认)，设备账户和密码为搭建MQTT服务设置的账号密码，clientId自己设置不能有中文，如下图：

1.8 添加订阅和推送

订阅参数订阅开关选择订阅输入主题，订阅指令选择0、1或2，订阅主题按照井厂编号/in或out（订阅为in，推送为out）规则进行设置，推送参数设置与订阅方法一致注意区分主题，如图：

1.9 配置完成重启

配置完成后先点击一键配置参数等待右边显示框返回ok，在点击重启重启后可在mqtt服务后台查看设备是否上线；

二、搭建MQTT，rabbitmq以及开发应用程序代码；

1、MQQT服务搭建

1.1、下载并安装

在官网https://www.emqx.io/zh/downloads进行emqx开源版安装包下载并解压；

1.2、命令行下进入解压路径，启动 EMQX

./emqx/bin/emqx start
注：也可通过以下命令操作 EMQX，通过 命令行cmd进入emqx安装目录bin
emqx start  #启动服务
emqx ping  #返回pong 连接正常
emqx stop  #停止服务

1.3、在安装环境下访问http://localhost:18083 进入后台管理页面

默认账号密码

admin
public

2、rabbitMQ服务搭建

（对mqtt消息进行缓存避免直接写入数据库并发量大击垮mysql造成服务宕机，起到流量削峰作用）

2.1 下载并安装

进入rabbitmq官网 https://www.rabbitmq.com 下载Erlang和与其对应rabbitmq-server包

2.2 安装Erlang

设置系统环境变量，然后在命令窗口输入Erl返回版本号说明安装成功

2.3 安装rabbitmq

进入rabbitMQ安装目录的sbin目录点击上方的路径框输入cmd，按下回车键

输入命令点击回车

 rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

重启服务，双击rabbitmq-server.bat（双击后可能需要等待一会）

打开浏览器，地址栏输入http://127.0.0.1:15672 ,即可看到管理界面的登陆页(账号密码guest)

3、 Java集成mqtt和rabbitmq

3.1 mqtt

3.11 添加依赖mqtt依赖

<!-- mqtt数据对接 -->
    <dependency>
      <groupId>org.eclipse.paho</groupId>
      <artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
      <version>1.2.5</version>
    </dependency>

3.12 mqtt配置类示例

/**
 * <b>mqtt配置类</b>
 *
 * @date 2022/11/15
 */
public class MqttConfig {
	/** 订阅消息主题 - 可为多个 现指一个作为示例 */
	public static final String TOPIC = "dtu/out";
	/** QOS */
	public static final Integer QOS = 0;
	/** 链接地址 */
	public static final String IP_ADDRESS = "tcp://localhost:1883"; //服务器地址
	/** 用户名 */
	public static final String USERNAME = "admin";
	/** 密码 */
	public static final String PASSWD = "admin@123";
    /**轮询查询语句，该语句为modbus指令 */
	public static final String []  datas={"0103012B007C35DF",
										"010301B7000A7417",
										"01030D20002AC773",
										"010303D4001405B9",
										"010303E80078C598",
										"0103046000730501",
										"010304D3000FF507",
										"010304E2006E6520",
										"0103055000698539",
										"010305B90023D53A",
										"010305DC00648517",
										"01030640005F04AE",
										"0103069F003734BA",
										"010306D6005A2481",
										"010307300055848E",
										"01030785004B1560"};
	/*QoS0 代表，Sender 发送的一条消息，Receiver 最多能收到一次，也就是说 Sender 尽力向 Receiver 发送消息，如果发送失败，也就算了；
    QoS1 代表，Sender 发送的一条消息，Receiver 至少能收到一次，也就是说 Sender 向 Receiver 发送消息，如果发送失败，会继续重试，直到 Receiver 收到消息为止，但是因为重传的原因，Receiver 有可能会收到重复的消息；
    QoS2 代表，Sender 发送的一条消息，Receiver 确保能收到而且只收到一次，也就是说 Sender 尽力向 Receiver 发送消息，如果发送失败，会继续重试，直到 Receiver 收到消息为止，同时保证 Receiver 不会因为消息重传而收到重复的消息。*/
}

3.13 启动mqtt客户端代码

包含连接状态获取，断线重连，启动后可在mqtt服务后台查看连接

public class MqttInitialized{
	/** MQTT客户端 */
	private static MqttClient client = null;
	/** 连接选项 */
	private static MqttConnectOptions connOpts = null;
	/** 连接状态 */
	private static Boolean connectStatus = false;

	/**
	 * 设置连接信息
	 */
	static {
		try {
			// MQTT 连接选项
			connOpts = new MqttConnectOptions();
			// 设置认证信息
			connOpts.setUserName(MqttConfig.USERNAME);
			connOpts.setPassword(MqttConfig.PASSWD.toCharArray());
			connOpts.setAutomaticReconnect(true);//启用自动重新连接
			//  持久化
			MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
			// MQ客户端建立
			client = new MqttClient(MqttConfig.IP_ADDRESS, "lxb-lunxun", persistence);
			// 设置回调
			client.setCallback(new MqttHandle());
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
			/**
			 * MQTT客户端启动
			 */
			@PostConstruct
			public static void connect() {
				try {
					// 建立连接
					client.connect(connOpts);
					connectStatus = client.isConnected();
					log.info("MQTT服务器连接成功~~~");
				} catch (Exception e) {
					connectStatus = client.isConnected();
					log.error("MQTT服务器连接失败!!");
					e.printStackTrace();
					reconnection();
				}
			}
			
			/**
             * 获取MQTT客户端连接状态
             * @return
             */
            public static Boolean getConnectStatus() {
                return connectStatus;
            }

			/**
			 * 断线重连
			 */
			public static void reconnection() {
				// 尝试进行重新连接
				while (true) {
					if (MqttInitialized.getConnectStatus()) {
						// 查询连接状态 连接成功则停止重连
						break;
					}
					try {
						log.info("开始进行MQTT服务器连接.......");
						// 进行连接
						connect();
						Thread.sleep(10000);
					} catch (Exception e) {
						log.error("重新连接出现异常");
						e.printStackTrace();
						break;
					}
				}
			}
		}

3.14 使用mqtt消息发布获取寄存器数据

此处只需要将modbus查询指令发送给dtu，dtu得到指令会自动取获取寄存器数据，查询语句为配置类中的datas数据，发布的主题必须要与dtu设置的订阅主题，消息质量一致；使用循环每10秒发送一条进行查询实现轮询效果也可使用dtu自定义轮询配置与此效果一致；

注意：在此还需要把modus指令16进制字符串转换为Byte型数组16进制源字符串才能进行发送（mqtt发送消息只能是byte）；

			/**
			 * 消息发布
			 * @throws MqttException
			 */
			public  void publish() throws MqttException, InterruptedException {
				while (true){
					for (int i=0; i<MqttConfig.datas.length;i++) {
						byte[] bytes =HexStringToByte(MqttConfig.datas[i]);
						MqttMessage mqttMessage = new MqttMessage(bytes);
						mqttMessage.setQos(MqttConfig.QOS);
						client.publish("dtu/in", mqttMessage);
						System.out.println(MqttConfig.datas[i]);
						Thread.sleep(10000);
					}
				}
			}

3.15 16进制字符串转换为Byte型数组16进制源字符串方法

	/**
	 * 16进制字符串转换为Byte型数组16进制源字符串
	 *
	 * @param
	 * @return Byte类型数组
	 */
	public static byte[] HexStringToByte(String hexString) {
		hexString = hexString.replace(" ", "");
		int len = hexString.length();
		if (len % 2 != 0)
			return null;
		byte[] bufD = new byte[len / 2];
		byte[] tmpBuf = hexString.getBytes();
		int i = 0, j = 0;
		for (i = 0; i < len; i++) {
			if (tmpBuf[i] >= 0x30 && tmpBuf[i] <= 0x39)
				tmpBuf[i] -= 0x30;
			else if (tmpBuf[i] >= 0x41 && tmpBuf[i] <= 0x46)
				tmpBuf[i] -= 0x37;
			else if (tmpBuf[i] >= 0x61 && tmpBuf[i] <= 0x66)
				tmpBuf[i] -= 0x57;
			else
				tmpBuf[i] = 0xF;
		}
		for (i = 0, j = 0; i < len; i += 2, j++) {
			bufD[j] = (byte) ((tmpBuf[i] << 4) | tmpBuf[i + 1]);
		}
		return bufD;
	}

3.16 mqtt消息订阅主题

需要主题名称以及消息质量两个参数(此处订阅主题则为dtu设置的发布主题)

			/**
			 * 消息订阅
			 * @throws MqttException
			 */
	public static void subscribe(String topic, Integer qos) throws MqttException {
				client.subscribe(topic,qos);
			}

3.17 mqtt回调消息

处理查看订阅主题的消息和发送消息成功的回调（也就是dtu获取的寄存器数据）需要实现MqttCallback接口；

注意：mqtt收到消息默认为byte要将byte转为16进制字符串

public class MqttHandle implements MqttCallback {

	@Autowired
	private RabbitTemplate rabbitTemplate;
	@Autowired
	private RedisTemplate redisTemplate;
	private static MqttHandle mqttHandle;
	@PostConstruct
	private void init(){
		mqttHandle = this;
		rabbitTemplate=mqttHandle.rabbitTemplate;
		redisTemplate=mqttHandle.redisTemplate;
	}
	/**
	 * 连接丢失
	 * @param cause
	 */
	@Override
	public void connectionLost(Throwable cause) {
		log.info("connection lost：" + cause.getMessage());
		MqttInitialized.reconnection();
	}

	/**
	 * 收到消息
	 * @param topic
	 * @param message
	 */
	@Override
	public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
		String string = bytesToHexString(message.getPayload());
	}

	/**
	 * 消息传递成功
	 * @param token
	 */
	@Override
	public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
		System.out.println("发送消息---------" + token.isComplete());
	}

	/**
	 * byte[] ->string
	 * @param src
	 * @return
	 */
	public static String bytesToHexString(byte[] src){
	   StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
	    if (src == null || src.length <= 0) {
				return null;
		     }
	     for (int i = 0; i < src.length; i++) {
		        int v = src[i] & 0xFF;
		        String hv = Integer.toHexString(v);
		        if (hv.length() < 2) {
			             stringBuilder.append(0);
			         }
		         stringBuilder.append(hv);
		     }
	    return stringBuilder.toString();
	}

}

3.2 rabbitmq**

3.21 添加pom依赖

  <!-- AMQP-rabbitmq 依赖 -->
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
    </dependency>

3.22 添加yml配置

需要在rabbitmq管理页面添加新账号，guest账号只能本地环境使用，开启手动应答避免重复消费

spring:
  rabbitmq:
    port: 5672
    username: user
    password: password
    virtual-host: /
    host: localhost
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: manual #开启手动应答
        prefetch: 1 #消费者每次消费一个消息

3.23 添加配置类

​ 设置交换机、队列、绑定关系、路由key（并开启交换机及队列持久消息默认持久避免rabbitmq服务重启导致消息丢失）

//代码示例
@Configuration
public class RabbitMqConfiguration {
	//1.声明direct模式交换机
	@Bean
	public DirectExchange directExchange(){
		return new DirectExchange("direct_mqqt_exchage",true,false );
	}
	//direct模式队列
	@Bean
	public Queue directMqttQueue(){
		return new Queue("mqtt.direct.queue",true);
	}
	//3.声明direct模式绑定关系
	@Bean
	public Binding directMqttBindings(){
		return BindingBuilder.bind(directMqttQueue()).to(directExchange()).with("mqtt");
	}
}

3.24 将mqtt查询回调消息放入rabbitmq队列

修改mqtt回调消息代码，判断消息如果已0103开头则为查询数据，交换机和路由key必须和设置的一致；

@Component
@Slf4j
public class MqttHandle implements MqttCallback {
	@Autowired
	private RabbitTemplate rabbitTemplate;
	private static MqttHandle mqttHandle;
	@PostConstruct
	private void init(){
		mqttHandle = this;
		rabbitTemplate=mqttHandle.rabbitTemplate;
	}

	/**
	 * 收到消息
	 * @param topic
	 * @param message
	 */
	@Override
	public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
		String string = bytesToHexString(message.getPayload());
		if (ObjectUtil.isNotEmpty(string)&&string.startsWith("0103")){
				String exchageName="direct_mqqt_exchage";
				String routingKey="mqtt";
				mqttHandle.rabbitTemplate.convertAndSend(exchageName,routingKey,string);//存储消息
		}
	}

3.25 对rabbitmq中的消息持久到数据库

在@RabbitListener注解中 填写配置的队列即可消费消息，开启手动应当需手动确认消息

public class MessagesConsumer {
	@Autowired
	private MessageMapper mapper;
	private static MessagesConsumer messagesConsumer;
	@PostConstruct
	private void init(){
		messagesConsumer = this;
		mapper=messagesConsumer.mapper;
	}
	@RabbitListener(queues = "mqtt.direct.queue")
	public void processMessage(String msg,Message message, Channel channel) throws IOException {
//		获得消息内容
		String messageId = message.getMessageProperties().getMessageId();
		String s = new String(message.getBody(), StandardCharsets.UTF_8);
		try {
			/*
			 *   业务代码，出现 异常则放回丢列不进行消费
			 * */
			int count=0;
				count=messagesConsumer.mapper.insert(s);
			if (count >0){
				System.out.println("插入成功");
				//确认消息
				channel.basicAck(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), false);
			}else{
				System.out.println("插入失败");
				//退回消息，将消息重新放回队列
				channel.basicReject(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), true);
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
			//退回消息，将消息重新放回队列
			channel.basicReject(message.getMessageProperties().getDeliveryTag(), true);
		}
	}
}

3.3 使用mqtt写入单个保持寄存器

3.31 写入单个寄存器指令组成如下，如果写入成功则返回发送的指令

1、从机地址和功能码不表为0106，寄存器高低位地址和数据高低位地址需要前台传参，crc校验通过计算获得从而可以获得完整的写入指令；

2、使用mqtt发送写入指令消息给对应的dtu，并使用当前用户userId作为key，当前时间设为value存入redis；

3、发送成功会返回发送的指令，在mqtt消息回调方法处将由0106开头的消息+topic主题作为key，当前时间设为value存入redis；

4、发送完消息后每隔1.5秒执行一次判断key为0106开头的消息+topic是否大于key为userId的时间，执行三次来判断是否写入成功；

5、如果为写入成功则查询一次修改保持寄存器的数据进行数据更新 ；

3.32 代码实现

注意发送消息的topic与回调时放入到redis作为 key的topic不相同

@RestController
@RequestMapping("/mqtt")
@Slf4j
public class PublishController {
	@Autowired
	private MqttInitialized mqttInitialized;

	@Autowired
	private RedisTemplate redisTemplate;
	/**
	 * 写入保持寄存器
	 * @param addr
	 * @param data
	 * @param topic
	 * @return
	 * @throws InterruptedException
	 * @throws MqttException
	 */
	@PostMapping("/writeSingle")
	public boolean writeSingle(@RequestParam  String addr, @RequestParam String data, @RequestParam String topic) throws InterruptedException, MqttException {
		if (ObjectUtil.isEmpty(addr)||ObjectUtil.isEmpty(data)||ObjectUtil.isEmpty(topic))return false;
		ValueOperations<String, Long> valueOperations = redisTemplate.opsForValue();
		String  message="0106"+addr+data+ModbusCRCUtils.getCRC("0106"+addr+data);
		valueOperations.set("userId",System.currentTimeMillis());
		mqttInitialized.publish(topic,message);
		for (int i = 0; i < 3; i++) {
			if (ObjectUtil.isNotEmpty(valueOperations.get(message+"dtu/in"))&&valueOperations.get(message+"dtu/in")>(valueOperations.get("userId"))){
				mqttInitialized.publish(topic,"0103012B007C35DF");//修改成功后查询
				return true;
			}
			Thread.sleep(1500);
		}
		return false;
	}

}

3.33 CRC校验码计算原理

ModBus 通信协议的 CRC (冗余循环校验码含2个字节, 即 16 位二进制数)。
CRC 码由发送设备计算, 放置于所发送信息帧的尾部。
接收信息设备再重新计算所接收信息 (除 CRC 之外的部分)的 CRC,
比较计算得到的 CRC 是否与接收到CRC相符, 如果两者不相符, 则认为数据出错。
1) 预置 1 个 16 位的寄存器为十六进制FFFF(即全为 1) , 称此寄存器为 CRC寄存器。
2) 把第一个 8 位二进制数据 (通信信息帧的第一个字节) 与 16 位的 CRC寄存器的低 8 位相异或, 把结果放于 CRC寄存器。
3) 把 CRC 寄存器的内容右移一位(朝低位)用 0 填补最高位, 并检查右移后的移出位。
4) 如果移出位为 0, 重复第 3 步 (再次右移一位); 如果移出位为 1, CRC 寄存器与多项式A001 ( 1010 0000 0000 0001) 进行异或。
5) 重复步骤 3 和步骤 4, 直到右移 8 次,这样整个8位数据全部进行了处理。
6) 重复步骤 2 到步骤 5, 进行通信信息帧下一个字节的处理。
7) 将该通信信息帧所有字节按上述步骤计算完成后,得到的16位CRC寄存器的高、低字节进行交换。
8) 最后得到的 CRC寄存器内容即为 CRC码。

/**
 * <b>计算CRC16校验码工具类</b>
 *
 * @author Lixubo
 * @date 2023/6/2
 */
public class ModbusCRCUtils {
   /**
    * 计算CRC16校验码
    * @param str16
    * @return
    */
   public static String getCRC(String str16) {
      byte[] bytes = HexStringToByte(str16);
      int CRC = 0x0000ffff;
      int POLYNOMIAL = 0x0000a001;
      int i, j;
      for (i = 0; i < bytes.length; i++) {
         CRC ^= (int) bytes[i];
         for (j = 0; j < 8; j++) {
            if ((CRC & 0x00000001) == 1) {
               CRC >>= 1;
               CRC ^= POLYNOMIAL;
            } else {
               CRC >>= 1;
            }
         }
      }
      //高低位转换，看情况使用
      CRC = ( (CRC & 0x0000FF00) >> 8) | ( (CRC & 0x000000FF ) << 8);
      return Integer.toHexString(CRC);
   }
   /**
    * 16进制字符串转换为Byte型数组16进制源字符串
    *
    * @param
    * @return Byte类型数组
    */
   public static byte[] HexStringToByte(String hexString) {
      hexString = hexString.replace(" ", "");
      int len = hexString.length();
      if (len % 2 != 0)
         return null;
      byte[] bufD = new byte[len / 2];
      byte[] tmpBuf = hexString.getBytes();
      int i = 0, j = 0;
      for (i = 0; i < len; i++) {
         if (tmpBuf[i] >= 0x30 && tmpBuf[i] <= 0x39)
            tmpBuf[i] -= 0x30;
         else if (tmpBuf[i] >= 0x41 && tmpBuf[i] <= 0x46)
            tmpBuf[i] -= 0x37;
         else if (tmpBuf[i] >= 0x61 && tmpBuf[i] <= 0x66)
            tmpBuf[i] -= 0x57;
         else
            tmpBuf[i] = 0xF;
      }
      for (i = 0, j = 0; i < len; i += 2, j++) {
         bufD[j] = (byte) ((tmpBuf[i] << 4) | tmpBuf[i + 1]);
      }
      return bufD;
   }

}

3.34 调整mqtt消息回调代码加入redis

/**
 * <b></b>
 *
 * @author Lixubo
 * @date 2022/11/15
 */
@Component
@Slf4j
public class MqttHandle implements MqttCallback {

	@Autowired
	private RabbitTemplate rabbitTemplate;
	@Autowired
	private RedisTemplate redisTemplate;
	private static MqttHandle mqttHandle;
	@PostConstruct
	private void init(){
		mqttHandle = this;
		rabbitTemplate=mqttHandle.rabbitTemplate;
		redisTemplate=mqttHandle.redisTemplate;

	/**
	 * 收到消息
	 * @param topic
	 * @param message
	 */
	@Override
	public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
		ValueOperations<String, Long> valueOperations = mqttHandle.redisTemplate.opsForValue();
		String string = bytesToHexString(message.getPayload());
		if (ObjectUtil.isNotEmpty(string)&&string.startsWith("0106")){
			valueOperations.set(string.concat(topic),System.currentTimeMillis());
			System.out.println("=========="+string+topic+"==========");
		}
	}

	/**
	 * byte[] ->string
	 * @param src
	 * @return
	 */
	public static String bytesToHexString(byte[] src){
	   StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
	    if (src == null || src.length <= 0) {
				return null;
		     }
	     for (int i = 0; i < src.length; i++) {
		        int v = src[i] & 0xFF;
		        String hv = Integer.toHexString(v);
		        if (hv.length() < 2) {
			             stringBuilder.append(0);
			         }
		         stringBuilder.append(hv);
		     }
	    return stringBuilder.toString();
	}
}

3.4 根据clientId获取客户端连接状态（emqx官方提供的api）

3.41 在emqx管理后台添加api密钥进行访问授权

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2sBqFGXe-1686193465745)(C:\Users\Lixubo\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20230606173903317.png)]

3.42 添加pom依赖

    <dependency>
      <groupId>com.squareup.okhttp3</groupId>
      <artifactId>okhttp</artifactId>
      <version>3.8.1</version>
    </dependency>

public static boolean getClientStstus(String clientId) {
//     clientId="175-4";
      try {
         /*
         服务端生成
          */
         String username = "1f408e6ac4af426a";
         String password = "qEEdNrgr4FI6q289B5wJy9BXOir25eoKdG2ygxsEu5onA";

         OkHttpClient client = new OkHttpClient();

         Request request = new Request.Builder()
               .url("http://localhost:18083/api/v5/clients/"+clientId)
               .header("Content-Type", "application/json")
               .header("Authorization", Credentials.basic(username, password))
               .build();

         Response response = client.newCall(request).execute();
         JSONObject jsonObject=JSONObject.parseObject(response.body().string());
         System.out.println(jsonObject.toString());
         if (ObjectUtil.isNotEmpty(jsonObject.getBoolean("connected"))&&jsonObject.getBoolean("connected")){
            return true;
         }
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
      return false;
   }

三、数据层使用mysql数据持久，redis作为缓存；

四、 其它注意事项

1、mqtt发布消息查询数据如果为同一个寄存器时注意消息间隔时间必须大于Modbus 超时时间

2、Modbus 超时时间计算：

如果通讯速率为9600时，按照常规的Modbus RTU，8个数据位、1个停止位、偶校验方式，每传输1个字节数据需要的时间为：(8+1+1)/9600=1.04ms/Byte

因此，主站发出响应到从站返回数据的时间周期为：(8+5+2*n)*1.04+T1+T2，其中n为寄存器个数，T1为从站的响应时间（如果是PLC，则为PLC的扫描时间），T2为通讯余量，一般为20~50ms。如果读取10个字的数据，从站响应时间为50ms，则整个周期为：(8+5+2x10)x1.04+50+50=134.32ms。因此，超时时间必须大于134.32ms，可以设置为150ms以上。

如果超时时间太短，响应不能完全返回，通讯会报错。

如果超时时间设置太长，按照上述例子，一共10个从站，每个从站读取10个字的数据，

如果超时时间设置为1s，如果有1个从站出现故障，则整个轮询周期为：1000+9*134.32=2208.88 ms。

同理，如果超时时间设为150ms，则整个轮询周期为：150+9*134.32=1358.88 ms。

因此，可以看出正确的超时时间设置可缩短整个轮询周期，不正确的设置，将导致通讯出错或整个通讯周期过长。

3、mqtt多主题订阅通配符规则

3.1 主题层级分隔符/

/ 被用来分割主题树的每一层，并给主题空间提供分等级的结构。当两个通配符在一个主题中出现的时候，主题层次分隔符的使用是很重要的。

3.2 多层通配符#

#是一个匹配主题中任意层次数的通配符。比如说，如果你订阅了finance/stock/ibm/#，你就可以接收到以下这些主题的消息。
finance/stock/ibm
finance/stock/ibm/closingprice
finance/stock/ibm/currentprice
多层通配符有可以表示大于等于0的层次。因此，finance/#也可以匹配到单独的finance，在这种情况下#代表0层。在这种语境下主题层次分隔符/就没有意义了。因为没有可以分的层次。

多层通配符只可以确定当前层或者下一层。因此，#和finance/#都是有效的，但是finance#不是有效的。多层通配符一定要是主题树的最后一个字符。比如说，finance/#是有效的，但是finance/#/closingprice是无效的。

3.3 单层通配符+

+只匹配主题的一层。比如说，finance/stock/+匹配finance/stock/ibm和finance/stock/xyz，但是不匹配finance/stock/ibm/closingprice。另外，因为单层通配符只匹配1层，finance/+不匹配finance。
单层通配符可以被用于主题树的任意层级，连带多层通配符。它必须被用在主题层级分隔符/的右边，除非它是指定自己。因此，+和finance/+都是有效的，但是finance+无效。单层通配符可以用在主题树的末端，也可以用在中间。比如说，finance/+和finance/+/ibm都是有效的。

3.4 主题语法和用法

当你建立一个应用，设计主题树的时候应该考虑以下的主题名字的语法和语义：

主题至少有一个字符长。
主题名字是大小写敏感的。比如说，ACCOUNTS和Accounts是两个不同的主题。
主题名字可以包含空格。比如，Accounts payable是一个有效的主题。
以/开头会产生一个不同的主题。比如说，/finnace与finance不同。/finance匹配"+/+"和/+,但不匹配+
不要在任何主题中包含null（Unicode \x0000）字符。
以下的原则应用于主题树的建造和内容

在主题树中，长度被限制于64k内但是在这以内没有限制层级的数目 。
可以有任意数目的根节点；也就是说，可以有任意数目的主题树。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-776095.html

层。在这种语境下主题层次分隔符/就没有意义了。因为没有可以分的层次。

多层通配符只可以确定当前层或者下一层。因此，#和finance/#都是有效的，但是finance#不是有效的。多层通配符一定要是主题树的最后一个字符。比如说，finance/#是有效的，但是finance/#/closingprice是无效的。

3.3 单层通配符+

+只匹配主题的一层。比如说，finance/stock/+匹配finance/stock/ibm和finance/stock/xyz，但是不匹配finance/stock/ibm/closingprice。另外，因为单层通配符只匹配1层，finance/+不匹配finance。
单层通配符可以被用于主题树的任意层级，连带多层通配符。它必须被用在主题层级分隔符/的右边，除非它是指定自己。因此，+和finance/+都是有效的，但是finance+无效。单层通配符可以用在主题树的末端，也可以用在中间。比如说，finance/+和finance/+/ibm都是有效的。

3.4 主题语法和用法

当你建立一个应用，设计主题树的时候应该考虑以下的主题名字的语法和语义：

主题至少有一个字符长。
主题名字是大小写敏感的。比如说，ACCOUNTS和Accounts是两个不同的主题。
主题名字可以包含空格。比如，Accounts payable是一个有效的主题。
以/开头会产生一个不同的主题。比如说，/finnace与finance不同。/finance匹配"+/+"和/+,但不匹配+
不要在任何主题中包含null（Unicode \x0000）字符。
以下的原则应用于主题树的建造和内容

在主题树中，长度被限制于64k内但是在这以内没有限制层级的数目 。
可以有任意数目的根节点；也就是说，可以有任意数目的主题树。

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