在Node-red中使用Modbus节点读取float类型数值

FBP流程

流程主体分为两步:

1. 读取寄存器值
2. 对默认的uint类型转化为float

Modbus-Read模块配置

debug16

[0,17113,26214,17137,26214,17473,49152,17473]

debug15

[108,119.6,774.4,775]

此时debug16调试窗口输出的值为原始的uint类型需要转换为debug15的float类型

释义

转换示意图

32位浮点数（单精度浮点数）在计算机中使用 IEEE 754 标准表示。一个32位浮点数由以下三部分组成：

符号位（1位）：最高位（第31位）表示符号，0表示正数，1表示负数。
指数位（8位）：从第23位到第30位表示指数部分。指数部分是一个有偏移的值，偏移量为127。实际的指数值等于存储的值减去127。
尾数位（23位）：从第0位到第22位表示尾数部分。尾数部分是一个小数，范围在1到2之间（不包括2）。实际的尾数值等于1加上存储的值乘以2的-23次方

32位浮点数的二进制表示

假设 pay[0] 是 0，pay[1] 是 17417，我们来详细解释如何将这两个值组合成一个32位浮点数。

写入缓冲区：
pay[0] 写入第3和第4字节：0x0000
pay[1] 写入第1和第2字节：0x4409（17417的十六进制表示）
缓冲区的内容为：0x44090000

解析为32位浮点数：
0x44090000 的二进制表示为：0100 0100 0000 1001 0000 0000 0000 0000
按照 IEEE 754 标准解析：

• 符号位：0（表示正数）
• 指数位：10001000（二进制）= 136（十进制）
• 尾数位：00001001000000000000000（二进制）
• 实际的指数值：136 - 127 = 9
• 实际的尾数值：1 + 00001001000000000000000 * 2^-23 ≈ 1 + 0.000000113

因此，浮点数的值为：1 * 2^9 * (1 + 0.000000113) ≈ 512 * 1.000000113 ≈ 512.000576

示例
假设输入的 msg.payload 是 [0, 17417]，此逻辑处理后，msg.payload 将变为一个浮点数 512.000576。

单寄存器示例

// 获取输入消息的 payload，假设它是一个包含两个16位无符号整数的数组
let pay = msg.payload;

// 创建一个长度为 4 字节的缓冲区，因为一个浮点数需要 4 字节
const buf = Buffer.allocUnsafe(4);

// 将第一个16位无符号整数写入缓冲区的高16位（即第3和第4字节）
buf.writeUInt16BE(pay[0], 2);

// 将第二个16位无符号整数写入缓冲区的低16位（即第1和第2字节）
buf.writeUInt16BE(pay[1], 0);

// 从缓冲区中读取一个32位的浮点数，从第0字节开始
msg.payload = buf.readFloatBE(0);

// 返回修改后的消息对象
return msg;

多寄存器读取(8寄存器4组float数值)

let pay = msg.payload;

// 创建一个长度为 16 字节的缓冲区，因为每个浮点数需要 4 字节
const buf = Buffer.allocUnsafe(16);

// 将输入的 8 个无符号整数写入缓冲区，每两个整数组合成一个浮点数
buf.writeUInt16BE(pay[0], 2);  // 写入第 3 和 4 字节
buf.writeUInt16BE(pay[1], 0);  // 写入第 1 和 2 字节
buf.writeUInt16BE(pay[2], 6);  // 写入第 7 和 8 字节
buf.writeUInt16BE(pay[3], 4);  // 写入第 5 和 6 字节
buf.writeUInt16BE(pay[4], 10); // 写入第 11 和 12 字节
buf.writeUInt16BE(pay[5], 8);  // 写入第 9 和 10 字节
buf.writeUInt16BE(pay[6], 14); // 写入第 15 和 16 字节
buf.writeUInt16BE(pay[7], 12); // 写入第 13 和 14 字节

// 从缓冲区中读取 4 个浮点数
const floatArray = [
    buf.readFloatBE(0),  // 从第 1 和 2 字节读取第一个浮点数
    buf.readFloatBE(4),  // 从第 5 和 6 字节读取第二个浮点数
    buf.readFloatBE(8),  // 从第 9 和 10 字节读取第三个浮点数
    buf.readFloatBE(12)  // 从第 13 和 14 字节读取第四个浮点数
];

// 将浮点数数组赋值给 msg.payload
msg.payload = floatArray;

return msg;

格式化-小数位截取

// 获取输入消息的 payload，假设它是一个包含浮点数的数组
let pay = msg.payload;

// 使用 map 方法遍历数组，将每个浮点数格式化为保留两位小数
pay = pay.map(num => {
    // 使用 toFixed 方法将数字格式化为保留两位小数的字符串
    return parseFloat(num.toFixed(2));
});

// 将格式化后的数组赋值回 msg.payload
msg.payload = pay;

// 返回修改后的消息对象
return msg;

小结：
对modebus协议不熟悉，对其的寄存器数据结构的存储方式很模糊，卡在这一步很长时间，好在终于柳暗花明。