红豆Cat 1开源｜项目一： 从0-1设计一款TCP版本RTU（支持Modbus+GNSS）产品的软硬件全过程

也可以购买标准硬件进行软件开发，购买链接：

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软件开发分析：

开发一个项目，代码量庞大。一般情况下，一个项目开发，会把项目功能拆解成为一个个功能点，逐一实现，最后形成最终产品代码。

产品软件流程分析

我们的目的是做一款RTU，一种针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元，它将末端检测仪表和执行机构与远程调控中心的主计算机连接起来。

项目实现功能：

• AT指令配置设备运行参数，包括：服务器连接IP、端口号；心跳包开启/关闭；心跳包内容；注册包模式；注册包内容。以及复位和查询相关配置参数指令。

• 可随时选择进入、退出透传模式

• 心跳保持功能，心跳间隔可配置

• 网络重连功能

• 理论上可以发送无限长度数据包

• 波特率固定为115200，可以根据客户需求定制

• 网络AT指令和JSON协议配置功能，可以通过服务器下发远程AT指令配置

• 支持远程升级

• 支持5路DI，DI可以配置为，上拉/下拉，初始电平，主动上报，定时上报，可以单独读某一路，可以5路同时读

• 支持5路DO，包含，可配上拉/下拉，初始电平，重启状态，可以单独设置某一路的输出电平，也可以同时设置5路的输出电平

• 支持1路AI，可以采集4 - 20mA的电流，可以配置阈值，按照配置触发报警，周期上报

• 闹钟功能，DO定时执行设置动作

• IO联动，DI/AI作为输入源，DO跟随动作，包括正向跟随、反向跟随DI；阈值内、阈值外执行相应动作

• 支持设置50组（01H 02H 03H 04H 05H 06H）指令，设置两组（10H）指令。支持按照设置的功能码等配置，通过Modbus轮训，支持Modbus RTU，JSON三种协议格式上报。

根据RTU应该具有的的功能，代码可以分为：数据存储模块，AT指令模块，切卡模块，透传模式切换模块，TCP模块，心跳模块，掉线重连模块，GNSS模块，DI模块，DO模块，AI模块，JSON模块，闹钟模块，Modbus模块。

模块内拆解的功能点分析

模块是根据相似的功能，把对应的代码放到同一个源文件中。每个功能算作一个功能点，不同功能点组合以来，构成了模块的主要功能。

• 数据存储功能点：包括文件创建，初始化，读写，关闭等。

• AT指令功能点：包括串口初始化，串口数据接收，发送，数据分析，AT指令解析

• 切卡功能点：包括GPIO初始化，复位切卡

• 透传模式切换功能点：包括串口初始化，串口数据接收，发送，数据分析，切换模式

• 掉线重连功能点：包括连接状态检测，掉线重连

• TCP功能点：包括参数配置，创建Socket，连接服务器，发送，接收数据

• 心跳功能点：包括参数配置，定时发送

• GNSS功能点：包括参数配置，串口初始化，串口数据接收，数据分析，模式切换，定时上报

• DI功能点：包括参数配置，GPIO初始化，中断检测，模式切换，定时上报，中断上报

• AI功能点：包括参数配置，ADC接口初始化，电流计算，定时上报

• DO功能点：包括参数配置，GPIO初始化，模式切换，定时上报，跟随DI或者AI

• 闹钟功能点：包括参数配置，定时，超时动作

• JSON功能点：包括数据接收，解析，数据发送

• Modbus功能点：包括参数配置，数据接收，解析，数据发送

上述模块功能点大致是按照依赖顺序来的，下面讲述的模块实现可能要基于上面的功能点来实现。

开发过程（基于红豆平台搭乐高模式开发）

按照上面的分析，开发的过程就是实现一个个功能点，几个功能点完成一个模块，几个模块完成一个项目的开发。开发过程会从核心功能点验证，完整代码详解，调试三个章节来讲，如何使用服务层API或应用层组件中的代码实现功能点和模块，从而完成整个项目。在软件开发部分，我们对这个开源项目进行了模块划分，并且对每个模块拆解出相应的功能点，这个章节，我们要对所有功能点，逐一验证，拼接出我们最终的RTU产品代码。

本产品基于以上软件分析涉及以下14个功能模块：数据存储模块，AT指令模块，切卡模块，透传模式切换模块，TCP模块，心跳模块，掉线重连模块，GNSS模块，DI模块，DO模块，AI模块，JSON模块，闹钟模块，Modbus模块 。

本工程的代码对第一次接触红豆平台也非常友好，提供详细的代码讲解备注，例如以下：文件模块的代码，可以迅速了解上手，也可以根据自己的需求做优化改进。

工程成果下载

开发成果属于项目完成后，总结出来的一些说明性文件，包括Datasheet，AT指令手册，通信协议，以及固件等，可以作为本开源项目的工程量产资料。

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