2026-06-26 20b96473f2520590a0dca6b775b81e3ea06a77a0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
package cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.handler.upstream;
 
import cn.hutool.core.lang.Assert;
import cn.hutool.core.map.MapUtil;
import cn.hutool.core.util.BooleanUtil;
import cn.hutool.core.util.ObjUtil;
import cn.hutool.core.util.StrUtil;
import cn.iocoder.yudao.framework.common.exception.ServiceException;
import cn.iocoder.yudao.framework.common.exception.enums.GlobalErrorCodeConstants;
import cn.iocoder.yudao.framework.common.pojo.CommonResult;
import cn.iocoder.yudao.framework.common.util.json.JsonUtils;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.biz.IotDeviceCommonApi;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.biz.dto.IotDeviceAuthReqDTO;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.biz.dto.IotDeviceRespDTO;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.biz.dto.IotModbusDeviceConfigRespDTO;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.biz.dto.IotModbusPointRespDTO;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.enums.IotDeviceMessageMethodEnum;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.enums.modbus.IotModbusFrameFormatEnum;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.mq.message.IotDeviceMessage;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.topic.IotDeviceIdentity;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.core.util.IotDeviceAuthUtils;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.common.utils.IotModbusCommonUtils;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.codec.IotModbusFrame;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.codec.IotModbusFrameEncoder;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.manager.IotModbusTcpServerConfigCacheService;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.manager.IotModbusTcpServerConnectionManager;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.manager.IotModbusTcpServerConnectionManager.ConnectionInfo;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.manager.IotModbusTcpServerPendingRequestManager;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.manager.IotModbusTcpServerPendingRequestManager.PendingRequest;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.modbus.tcpserver.manager.IotModbusTcpServerPollScheduler;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.service.device.IotDeviceService;
import cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.service.device.message.IotDeviceMessageService;
import io.vertx.core.net.NetSocket;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
 
import java.util.Map;
 
import static cn.iocoder.yudao.framework.common.exception.enums.GlobalErrorCodeConstants.BAD_REQUEST;
import static cn.iocoder.yudao.framework.common.exception.enums.GlobalErrorCodeConstants.INTERNAL_SERVER_ERROR;
import static cn.iocoder.yudao.framework.common.exception.util.ServiceExceptionUtil.invalidParamException;
 
/**
 * IoT Modbus TCP Server 上行数据处理器
 * <p>
 * 处理:
 * 1. 自定义 FC 认证
 * 2. 轮询响应 → 点位翻译 → thing.property.post
 *
 * @author 芋道源码
 */
@Slf4j
public class IotModbusTcpServerUpstreamHandler {
 
    private static final String METHOD_AUTH = "auth";
 
    private final IotDeviceCommonApi deviceApi;
    private final IotDeviceMessageService messageService;
    private final IotModbusFrameEncoder frameEncoder;
    private final IotModbusTcpServerConnectionManager connectionManager;
    private final IotModbusTcpServerConfigCacheService configCacheService;
    private final IotModbusTcpServerPendingRequestManager pendingRequestManager;
    private final IotModbusTcpServerPollScheduler pollScheduler;
    private final IotDeviceService deviceService;
 
    private final String serverId;
 
    public IotModbusTcpServerUpstreamHandler(IotDeviceCommonApi deviceApi,
                                            IotDeviceMessageService messageService,
                                            IotModbusFrameEncoder frameEncoder,
                                            IotModbusTcpServerConnectionManager connectionManager,
                                            IotModbusTcpServerConfigCacheService configCacheService,
                                            IotModbusTcpServerPendingRequestManager pendingRequestManager,
                                            IotModbusTcpServerPollScheduler pollScheduler,
                                            IotDeviceService deviceService,
                                            String serverId) {
        this.deviceApi = deviceApi;
        this.messageService = messageService;
        this.frameEncoder = frameEncoder;
        this.connectionManager = connectionManager;
        this.configCacheService = configCacheService;
        this.pendingRequestManager = pendingRequestManager;
        this.pollScheduler = pollScheduler;
        this.deviceService = deviceService;
        this.serverId = serverId;
    }
 
    // ========== 帧处理入口 ==========
 
    /**
     * 处理帧
     */
    public void handleFrame(NetSocket socket, IotModbusFrame frame, IotModbusFrameFormatEnum frameFormat) {
        if (frame == null) {
            return;
        }
        // 1. 异常响应
        if (frame.isException()) {
            log.warn("[handleFrame][设备异常响应, slaveId={}, FC={}, exceptionCode={}]",
                    frame.getSlaveId(), frame.getFunctionCode(), frame.getExceptionCode());
            return;
        }
 
        // 2. 情况一:自定义功能码(认证等扩展)
        if (StrUtil.isNotEmpty(frame.getCustomData())) {
            handleCustomFrame(socket, frame, frameFormat);
            return;
        }
 
        // 3. 情况二:标准 Modbus 响应 → 轮询响应处理
        handlePollingResponse(socket, frame, frameFormat);
    }
 
    // ========== 自定义 FC 处理(认证等) ==========
 
    /**
     * 处理自定义功能码帧
     * <p>
     * 异常分层翻译,参考 {@link cn.iocoder.yudao.module.iot.gateway.protocol.http.handler.upstream.IotHttpAbstractHandler}
     */
    private void handleCustomFrame(NetSocket socket, IotModbusFrame frame, IotModbusFrameFormatEnum frameFormat) {
        String method = null;
        try {
            IotDeviceMessage message = JsonUtils.parseObject(frame.getCustomData(), IotDeviceMessage.class);
            if (message == null) {
                throw invalidParamException("自定义 FC 数据解析失败");
            }
            method = message.getMethod();
            if (METHOD_AUTH.equals(method)) {
                handleAuth(socket, frame, frameFormat, message.getParams());
                return;
            }
            log.warn("[handleCustomFrame][未知 method: {}, frame: slaveId={}, FC={}, customData={}]",
                    method, frame.getSlaveId(), frame.getFunctionCode(), frame.getCustomData());
        } catch (ServiceException e) {
            // 已知业务异常,返回对应的错误码和错误信息
            sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, method, e.getCode(), e.getMessage());
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            // 参数校验异常,返回 400 错误
            sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, method, BAD_REQUEST.getCode(), e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            // 其他未知异常,返回 500 错误
            log.error("[handleCustomFrame][解析自定义 FC 数据失败, frame: slaveId={}, FC={}, customData={}]",
                    frame.getSlaveId(), frame.getFunctionCode(), frame.getCustomData(), e);
            sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, method,
                    INTERNAL_SERVER_ERROR.getCode(), INTERNAL_SERVER_ERROR.getMsg());
        }
    }
 
    /**
     * 处理认证请求
     */
    @SuppressWarnings("DataFlowIssue")
    private void handleAuth(NetSocket socket, IotModbusFrame frame, IotModbusFrameFormatEnum frameFormat, Object params) {
        // 1. 解析认证参数
        IotDeviceAuthReqDTO request = JsonUtils.convertObject(params, IotDeviceAuthReqDTO.class);
        Assert.notNull(request, "认证参数不能为空");
        Assert.notBlank(request.getUsername(), "username 不能为空");
        Assert.notBlank(request.getPassword(), "password 不能为空");
        // 特殊:考虑到 modbus 消息体积较小,默认 clientId 传递空串
        if (StrUtil.isBlank(request.getClientId())) {
            request.setClientId(IotDeviceAuthUtils.buildClientIdFromUsername(request.getUsername()));
        }
        Assert.notBlank(request.getClientId(), "clientId 不能为空");
 
        // 2.1 调用认证 API
        CommonResult<Boolean> result = deviceApi.authDevice(request);
        result.checkError();
        if (BooleanUtil.isFalse(result.getData())) {
            log.warn("[handleAuth][认证失败, clientId={}, username={}]", request.getClientId(), request.getUsername());
            sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, METHOD_AUTH, BAD_REQUEST.getCode(), "认证失败");
            return;
        }
        // 2.2 解析设备信息
        IotDeviceIdentity deviceInfo = IotDeviceAuthUtils.parseUsername(request.getUsername());
        Assert.notNull(deviceInfo, "解析设备信息失败");
        // 2.3 获取设备信息
        IotDeviceRespDTO device = deviceService.getDeviceFromCache(deviceInfo.getProductKey(), deviceInfo.getDeviceName());
        Assert.notNull(device, "设备不存在");
        // 2.4 加载设备 Modbus 配置,无配置则阻断认证
        IotModbusDeviceConfigRespDTO modbusConfig = configCacheService.loadDeviceConfig(device.getId());
        if (modbusConfig == null) {
            log.warn("[handleAuth][设备 {} 没有 Modbus 点位配置, 拒绝认证]", device.getId());
            sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, METHOD_AUTH, BAD_REQUEST.getCode(), "设备无 Modbus 配置");
            return;
        }
        // 2.5 协议不一致,阻断认证
        if (ObjUtil.notEqual(frameFormat.getFormat(), modbusConfig.getFrameFormat())) {
            log.warn("[handleAuth][设备 {} frameFormat 不一致, 连接协议={}, 设备配置={},拒绝认证]",
                    device.getId(), frameFormat.getFormat(), modbusConfig.getFrameFormat());
            sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, METHOD_AUTH, BAD_REQUEST.getCode(),
                    "frameFormat 协议不一致");
            return;
        }
 
        // 3.1 注册连接
        ConnectionInfo connectionInfo = new ConnectionInfo()
                .setDeviceId(device.getId())
                .setProductKey(deviceInfo.getProductKey())
                .setDeviceName(deviceInfo.getDeviceName())
                .setSlaveId(frame.getSlaveId())
                .setFrameFormat(frameFormat);
        connectionManager.registerConnection(socket, connectionInfo);
        // 3.2 发送上线消息
        IotDeviceMessage onlineMessage = IotDeviceMessage.buildStateUpdateOnline();
        messageService.sendDeviceMessage(onlineMessage, deviceInfo.getProductKey(), deviceInfo.getDeviceName(), serverId);
        // 3.3 发送成功响应
        sendCustomResponse(socket, frame, frameFormat, METHOD_AUTH,
                GlobalErrorCodeConstants.SUCCESS.getCode(), "success");
        log.info("[handleAuth][认证成功, clientId={}, deviceId={}]", request.getClientId(), device.getId());
 
        // 4. 启动轮询
        pollScheduler.updatePolling(modbusConfig);
    }
 
    /**
     * 发送自定义功能码响应
     */
    private void sendCustomResponse(NetSocket socket, IotModbusFrame frame,
                                    IotModbusFrameFormatEnum frameFormat,
                                    String method, int code, String message) {
        Map<String, Object> response = MapUtil.<String, Object>builder()
                .put("method", method)
                .put("code", code)
                .put("message", message)
                .build();
        byte[] data = frameEncoder.encodeCustomFrame(frame.getSlaveId(), JsonUtils.toJsonString(response),
                frameFormat, frame.getTransactionId());
        connectionManager.sendToSocket(socket, data);
    }
 
    // ========== 轮询响应处理 ==========
 
    /**
     * 处理轮询响应(云端轮询模式)
     */
    private void handlePollingResponse(NetSocket socket, IotModbusFrame frame,
                                       IotModbusFrameFormatEnum frameFormat) {
        // 1. 获取连接信息(未认证连接丢弃)
        ConnectionInfo info = connectionManager.getConnectionInfo(socket);
        if (info == null) {
            log.warn("[handlePollingResponse][未认证连接, 丢弃数据, remoteAddress={}]", socket.remoteAddress());
            return;
        }
 
        // 2.1 匹配 PendingRequest
        PendingRequest request = pendingRequestManager.matchResponse(
                info.getDeviceId(), frame, frameFormat);
        if (request == null) {
            log.debug("[handlePollingResponse][未匹配到 PendingRequest, deviceId={}, FC={}]",
                    info.getDeviceId(), frame.getFunctionCode());
            return;
        }
        // 2.2 提取寄存器值
        int[] rawValues = IotModbusCommonUtils.extractValues(frame);
        if (rawValues == null) {
            log.warn("[handlePollingResponse][提取寄存器值失败, deviceId={}, identifier={}]",
                    info.getDeviceId(), request.getIdentifier());
            return;
        }
        // 2.3 查找点位配置
        IotModbusDeviceConfigRespDTO config = configCacheService.getConfig(info.getDeviceId());
        IotModbusPointRespDTO point = IotModbusCommonUtils.findPointById(config, request.getPointId());
        if (point == null) {
            return;
        }
 
        // 3.1 转换原始值为物模型属性值(点位翻译)
        Object convertedValue = IotModbusCommonUtils.convertToPropertyValue(rawValues, point);
        // 3.2 构造属性上报消息
        Map<String, Object> params = MapUtil.of(request.getIdentifier(), convertedValue);
        IotDeviceMessage message = IotDeviceMessage.requestOf(
                IotDeviceMessageMethodEnum.PROPERTY_POST.getMethod(), params);
 
        // 4. 发送到消息总线
        messageService.sendDeviceMessage(message, info.getProductKey(), info.getDeviceName(), serverId);
        log.debug("[handlePollingResponse][设备={}, 属性={}, 原始值={}, 转换值={}]",
                info.getDeviceId(), request.getIdentifier(), rawValues, convertedValue);
    }
 
}