基于WaEdge平台开发Snap7插件

WaEdge平台介绍：WaEdge平台

本项目是基于WaEdge工业边缘平台SDK开发的S7 PLC插件。插件提供对西门子S7系列CPU进行通信和完成读写操作，插件基于WaEdge平台对外提供基于CoAP的RESTFUL接口。本项目代码已经在WaEdge开源组织下开源，访问链接为https://gitee.com/wasome/plugin_s7_plc_snap7。更多的WaEdge社区文章可以参考WaEdge技术博客园.

如果读者想了解如何开发一个插件，可以参考WaEdge工业IoT边缘插件开发帮助

插件开发基本规则：

既然是基于平台的开发，大多数情况需要遵守一定的规则。
WaEdge插件需要具有（实现）以下接口：

typedef struct MODULE_TAG MODULE;
typedef void* MODULE_HANDLE;
typedef struct MODULE_API_TAG MODULE_API;

struct MODULE_TAG
{
    const MODULE_API* module_apis;
    MODULE_HANDLE module_handle;
};

typedef void*(*pfModule_ParseConfigurationFromJson)(const char* configuration);
typedef void(*pfModule_FreeConfiguration)(void* configuration);
typedef MODULE_HANDLE(*pfModule_Create)(BROKER_HANDLE broker, const void* configuration);
typedef void(*pfModule_Destroy)(MODULE_HANDLE moduleHandle);
typedef void(*pfModule_Receive)(MODULE_HANDLE moduleHandle, MESSAGE_HANDLE messageHandle);
typedef void(*pfModule_Start)(MODULE_HANDLE moduleHandle);

typedef enum MODULE_API_VERSION_TAG
{
    MODULE_API_VERSION_1
} MODULE_API_VERSION;

static const MODULE_API_VERSION Module_ApiGatewayVersion = MODULE_API_VERSION_1;

struct MODULE_API_TAG
{
    MODULE_API_VERSION version;
};

typedef struct MODULE_API_1_TAG
{
    MODULE_API base;
    pfModule_ParseConfigurationFromJson Module_ParseConfigurationFromJson;
    pfModule_FreeConfiguration Module_FreeConfiguration;
    pfModule_Create Module_Create;
    pfModule_Destroy Module_Destroy;
    pfModule_Receive Module_Receive;
    pfModule_Start Module_Start;
} MODULE_API_1;

typedef const MODULE_API* (*pfModule_GetApi)(MODULE_API_VERSION gateway_api_version);

MODULE_EXPORT const MODULE_API* Module_GetApi(MODULE_API_VERSION gateway_api_version);

插件开发基本要求：

一般一种插件对应一种协议，一种协议可以和某些工业设备进行通讯（读写），WaEdge插件需要满足在WaEdge框架内与设备通讯的要求

插件开发：

开发Snap7插件主要工作在于实现 Module_Start

1. 创建对象&设置上下文

SNAP7_HANDLE_DATA* handleData = (SNAP7_HANDLE_DATA*)module;

RESTFUL_CONTEXT rest_context = WA_InitRestful(handleData->broker, module);
handleData->restful_context = rest_context;

2. 注册资源
   Get提供读操作，Put满足写操作

WA_RegisterResource(rest_context, "/snap7", snap7_Get, T_Get);
WA_RegisterResource(rest_context, "/snap7", snap7_Put, T_Put);

3. 获取名称&加载设备

const char* plugin_name = WA_GetModuleName(handleData->broker, module);
load_device_config(plugin_name);

4. 开启线程&处理加载过来的设备

wa_task_t task1 = bh_new_task((char*)"connect_task",
		NULL,
		true,
		1 * 1000,   // repeating task in 1000 ms
		task_s7plc_connect);
bh_schedule_task(handleData->task_scheduler, task1, 0);

以上是Start函数的总体框架，下面介绍一些重点函数

1. 处理与设备的连接

处理逻辑放在task_s7plc_connect函数的open_s7_device函数
Snap7协议连接S7设备需要ConnectTo函数，它的参数一次是：IP地址、机架号、卡槽号，返回值为0表示成功。

2. 实现Get函数

S7设备将存储器划分为不同的区域，读取/写入数据需要填写区域号（注：DB区内部也划分了不同区块）
Snap7协议读取函数为ReadArea，参数一次为：区域号、DB区块编号（只有DB/V区有）、起始地址、读取的单位数量、读取的单位、存放读到的数据的地址
起到决定作用的参数只有 区域号、DB区块编号、起始地址，在传入的URI中需要携带这些信息，有了这些，再加上要读取的数据类型，就可以拿到准确数据

2.1 获取数据的具体方法

S7设备的数据存储方式和PC是相反的，因此工业场景下一般需要转换字节序，可以通过Bitset类拿到准确的二进制数据，之后用reinterpret_cast按指定的数据类型的位模式进行重新解析，这样我们就可以拿到准确数据了

3. 实现Put函数

Snap7协议写入函数为WriteArea，参数与ReadArea一致，最后的参数是要写入的数据所在的地址
通过WaEdge框架写入数据时可以传入单个数据，也可以传入数组，框架已经给出了解析数组的函数
拿到数据时，如果是单个需要将字符串转换为数字，如果是数组，框架已经解析好了，之后通过传入的数据类型判断拿item中的哪个值（浮点数和整数的存放方式有本质区别），最后通过C++17的lambda表达式的auto参数接收数据，再转换为具体类型，之后写入就可以了。