各种协议总结

本文主要是用于自己的学习总结，作为一个善忘者，在此记录一下学习或者工作过的协议。文中会有大量网上搜索来的我认为比较好的图片和内容，由于引用的比较多很难一一列举。如有侵权请联系我，我会删除相关内容。

tcp/ip协议簇，见过最好的就是华为的这个文档，可谓一档在手，协议不愁： https://support.huawei.com/hedex/hdx.do?docid=EDOC1000105967&lang=zh ##TCP TCP的报文头分为固定部分和可选两部分，固定部分为20字节，options最大为40字节，且TCP 头需要保证4字节对齐。如果options不足4字节应该padding（0）. 下图为TCP 的状态机转换的基本流程图，可以对低层实现有个整体的理解。值得反复玩味直到变成本能你就可以应对那些不懂装懂的面试了。 MSL：maximum segment lifetime 协议推荐2mins，具体实现可根据经验修改 quite time：为了避免因各种原因造成快速重连，导致sequence number相同的报文同时在传输过程中导致接收这混乱，推荐保持沉默时间大于MSL CLOSE：TCP的CLOSE是指user不会再发送数据了，但依然可以接受数据。close之后TCP会把没有发送出去的数据继续发送完，直到对端也close才会彻底清除和socket相关的信息。

modbus由MODICON公司于1979年开发，是一种工业现场总线协议标准。1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的modbus协议：modbusTCP。Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。

标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口

采用请求应答模式（master/slave）方式通信。 采用网络字节序（大端模式）

Modbus RTU协议通过将从站设备地址（或广播）、定义请求操作的功能码、要发送的数据和CRC校验放入主机查询中来建立查询报文；从站设备的响应消息也是使用Modbus RTU报文结构，包括从站设备地址、请求操作的功能码、要发送的数据和CRC校验；如果在接收消息时发生错误、或者从站设备无法执行请求的操作，从站设备将发送一个异常消息作为响应。Modbus RTU数据帧结构如下： S232 / RS485 ADU = 253 bytes + Server address (1 byte) + CRC (2 bytes) = 256 bytes. TCP MODBUS ADU = 253 bytes + MBAP (7 bytes) = 260 bytes 功能码：取值范围（1-255）0是无效的功能码，128-255是保留的用于异常响应消息（exception-function_code = [1 byte] MODBUS function code + 0x80）；可以用户自定义的功能码有两个范围（65-72 ；100-110）

modbus数据模型： 设备的地址模型：

MBAP

ModbusTCP的数据帧可分为两部分：MBAP+PDU。

MBAP为报文头，长度为7字节，组成如下：

事务处理标识 ：可以理解为报文的序列号，一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。

协议标识符 ：00 00表示ModbusTCP协议。

长度 ：表示接下来的数据长度，单位为字节。

单元标识符 ：可以理解为设备地址。

帧结构PDU PDU由功能码+数据组成。功能码为1字节，数据长度不定，由具体功能决定。

功能码 modbus的操作对象有四种：线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器。

线圈：PLC的输出位，开关量，在MODBUS中可读可写

离散量：PLC的输入位，开关量，在MODBUS中只读

输入寄存器：PLC中只能从模拟量输入端改变的寄存器，在MODBUS中只读

保持寄存器：PLC中用于输出模拟量信号的寄存器，在MODBUS中可读可写

根据对象的不同，modbus的功能码有：

0x01：读线圈

0x05：写单个线圈

0x0F：写多个线圈

0x02：读离散量输入

0x04：读输入寄存器

0x03：读保持寄存器

0x06：写单个保持寄存器

0x10：写多个保持寄存器

##SPI SPI是一种高速的，全双工，同步的通信总线 采用主从控制方式 SDI ------数据输入 SDO-----数据输出 SCK-----时钟 CS-------片选

数据帧以一个显性位(逻辑0)开始，以7个连续的隐性位(逻辑1)结束，在它们之间，分别有仲裁段、控制段、数据段、CRC段和ACK段。

MQTT是基于TCP/IP的订阅/发布模式的应用层协议。 应用消息（Application Message）MQTT通过tcp或者udp来传输应用数据。应用消息同MQTT传输时，它们有关联的服务质量（QOS）和主题（topic）。 MQTT采用网络字节序（大端序）进行传输。 MQTT中的字符串采用UTF-8（RFC3629）进行编码。

下表总结了编码规则，字母x表示可用编码的位。

Unicode符号范围 | UTF-8编码方式 (十六进制) | （二进制） --------------------±-------------------------------------------- 0000 0000-0000 007F | 0xxxxxxx 0000 0080-0000 07FF | 110xxxxx 10xxxxxx 0000 0800-0000 FFFF | 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx 0001 0000-0010 FFFF | 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx

每个字符串都有两个字节的长度字段作为前缀，它给出字符串UTF-8编码的字节数，因此可以传送的UTF-8de 字符串大小有个限制，不能超过65535字节。

UTF-8编码字符串的结构 Structure of UTF-8 encoded strings

服务质量（QOS） QoS0，At most once，至多一次； QoS1，At least once，至少一次； QoS2，Exactly once，确保只有一次。

MQTT 控制报文的结构：

控制报文的类型

标志位 Flag Bits

HSMS作为SEMI E4（SECS-I）和E13（SECS Message service）的替换协议，在半导体工厂中，提供基于TCP/IP的告诉消息交换服务。

message length—无符号的整型 session ID ----16-bit 无符号的short T3—Reply消息超时时间 T5—连接分离超时时间 T6—控制事务超时时间 T7—连接空闲超时时间

https://mcxiaoke.gitbooks.io/mqtt-cn/content/mqtt/01-Introduction.html