/* ---------- 创建TCP服务器 ---------- */ static int create_tcp_server(int port) { int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); if (server_fd < 0) { perror("创建套接字失败"); return -1; } // 设置端口复用 int opt = 1; if (setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) < 0) { close(server_fd); return -1; } struct sockaddr_in addr = {0}; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(port); addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; if (bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0) { perror("绑定端口失败"); close(server_fd); return -1; } if (listen(server_fd, 5) < 0) { perror("监听失败"); close(server_fd); return -1; } return server_fd; } /* ---------- TCP通信线程主函数 ---------- */ void* tcp_thread_func(void* arg) { int port = *(int*)arg; int server_fd = create_tcp_server(port); if (server_fd < 0) return NULL; printf("TCP服务器已启动,监听端口:%d\n", port); while (running) { struct sockaddr_in client_addr; socklen_t addr_len = sizeof(client_addr); int client_fd = accept(server_fd, (struct sockaddr*)&client_addr, &addr_len); if (client_fd < 0) continue; printf("新的TCP连接来自:%s\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr)); uint8_t buffer[256]; ssize_t len = read(client_fd, buffer, sizeof(buffer)); if (len < 7) { // MBAP头长度 close(client_fd); continue; } printf("打印成功"); // 解析MBAP头 uint16_t trans_id = (buffer[0] << 8) | buffer[1]; uint8_t unit_id = buffer[6]; if (unit_id != SLAVE_ADDR) { close(client_fd); continue; } printf("打印通过"); // 处理请求 uint8_t resp_pdu[256]; int pdu_len; pthread_mutex_lock(&data_mutex); pdu_len = handle_modbus_request(&buffer[7]); // 仅传递请求PDU memcpy(resp_pdu, g_resp_buffer, pdu_len); // 从全局缓冲区复制数据 // 构建TCP响应 uint8_t header[7] = { (uint8_t)(trans_id >> 8), // 事务ID高字节 (uint8_t)(trans_id), // 事务ID低字节 0x00, 0x00, // 协议标识符 (uint8_t)((pdu_len + 1) >> 8), // 长度高字节 (uint8_t)(pdu_len + 1), // 长度低字节 SLAVE_ADDR // 单元ID }; write(client_fd, header, sizeof(header)); write(client_fd, resp_pdu, pdu_len); close(client_fd); } close(server_fd); return NULL;

<think>好的，我现在需要帮助用户理解他们提供的C语言代码，特别是关于创建TCP服务器和处理Modbus TCP通信的部分。首先，我会先通读代码，了解整体结构和功能。 用户提供的代码有两个主要部分：`create_tcp_server`函数和`tcp_thread_func`线程函数。我需要分别解释这两个部分的作用，以及它们如何协同工作。先从`create_tcp_server`开始，这个函数负责创建、配置和启动TCP服务器。代码中使用了socket、setsockopt、bind和listen等系统调用，这些都是网络编程的基础。需要注意这些调用的参数和错误处理。 接下来是`tcp_thread_func`，这个函数作为线程运行，处理客户端的连接请求，接收数据，解析Modbus TCP协议，生成响应并返回。这里涉及到accept、read、write等函数，还有对Modbus MBAP头的处理，需要解释清楚每个步骤的作用，比如事务ID、协议标识符、单元ID等字段的意义。 用户可能对代码中的某些细节有疑问，比如端口复用的设置（SO_REUSEADDR）、结构体sockaddr_in的初始化、网络字节序转换（htons），以及多线程中的互斥锁使用（pthread_mutex_lock）。此外，代码中提到的SLAVE_ADDR和全局变量g_resp_buffer可能需要更多的上下文解释，但用户没有提供这些部分，可能需要指出这些依赖。 在解释过程中，需要注意代码中的错误处理，比如socket创建失败、绑定失败等情况，以及如何处理客户端连接中的异常。同时，Modbus TCP的协议解析部分，特别是MBAP头的长度检查、单元ID的验证，以及响应报文的构造，都是关键点，需要详细说明。 用户可能希望了解这段代码的应用场景，比如是否用于工业控制系统的通信，或者Modbus协议的具体功能。需要简要介绍Modbus TCP的基本结构，说明MBAP头的作用和PDU的处理流程。 另外，代码中的一些潜在问题需要注意，比如在accept后没有对client_fd进行非阻塞设置，可能在大量连接时影响性能；read调用可能没有处理中断或部分读取的情况；write调用没有检查返回值，可能导致响应发送不完整。这些是代码中可以改进的地方，用户可能会关心如何优化或增强健壮性。 最后，总结整个流程，强调TCP服务器的创建步骤和通信处理流程，帮助用户形成完整的理解。确保解释清晰，结构合理，覆盖代码中的关键部分和可能的疑问点。</think>以下是代码的逐步解析，主要实现基于TCP的Modbus通信服务： $$---\text{TCP服务器创建部分}---$$ 1. **创建套接字** ```c int server_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); ``` - 使用`AF_INET`(IPv4)和`SOCK_STREAM`(TCP)创建可靠的双向字节流套接字 - 错误时返回负数并打印`perror` 2. **设置端口复用** ```c setsockopt(server_fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) ``` - 通过`SO_REUSEADDR`选项允许立即重用处于`TIME_WAIT`状态的端口 - 防止服务器重启时出现"Address already in use"错误 3. **绑定地址** ```c struct sockaddr_in addr = {0}; addr.sin_family = AF_INET; addr.sin_port = htons(port); // 端口转网络字节序 addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 监听所有网卡 bind(server_fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) ``` - `INADDR_ANY`表示接受任意IP的连接请求 - `htons()`确保端口号使用正确的字节序 4. **监听连接** ```c listen(server_fd, 5) ``` - 设置等待队列最大长度为5 - 此时服务器进入被动监听状态 $$---\text{TCP通信处理流程}---$$ 1. **接受连接** ```c int client_fd = accept(server_fd, ...); ``` - 阻塞等待客户端连接 - 返回新的套接字描述符用于数据收发 2. **读取请求数据** ```c read(client_fd, buffer, sizeof(buffer)) ``` - 接收Modbus TCP协议报文 - 要求至少7字节（MBAP头长度验证） 3. **解析MBAP头** | 字节偏移 | 字段说明 | |---------|-------------------| | 0-1 | 事务标识符 | | 2-3 | 协议标识符(=0) | | 4-5 | 数据长度(后续字节)| | 6 | 单元标识符 | - 校验`unit_id`是否匹配预设的`SLAVE_ADDR` - 不匹配则立即关闭连接 4. **处理Modbus请求** ```c handle_modbus_request(&buffer[7]) ``` - 将PDU部分（第7字节之后）交给业务逻辑处理 - 使用互斥锁保护共享数据`pthread_mutex_lock(&data_mutex)` 5. **构造响应报文** ```c write(client_fd, header, sizeof(header)); write(client_fd, resp_pdu, pdu_len); ``` - 响应头包含原事务ID和新的长度计算 - 响应PDU来自全局缓冲区`g_resp_buffer` $$---\text{关键设计点}---$$ 1. **协议适配** - 符合Modbus TCP规范（RFC 793） - MBAP头与PDU的分离处理 2. **线程安全** - 使用`pthread_mutex_lock`保护共享资源 - 每个连接处理完成后立即关闭 3. **错误恢复** - 所有系统调用都有错误检查 - 异常连接直接关闭不影响服务 $$---\text{改进建议}---$$ 1. 增加`select/poll`实现多路复用 2. 添加心跳机制保持长连接 3. 校验协议标识符字段（应全为0） 4. 使用`recv()`替代`read()`以支持标志位 此代码实现了基本的Modbus TCP服务器框架，适合作为工业通信协议的开发基础。实际部署时需根据具体设备协议扩展功能码处理逻辑。