模拟Modbus协议问题

问题：

在嵌入式系统开发中，Modbus协议是工业控制系统中广泛应用的一种协议。本题用来简单模拟Modbus协议，只需根据条件生成符合该协议的数据帧，并解析所获取的数据。
假设设备使用的协议发送数据格式如下：
<SlaveAddress, 1 Byte> <Function, 1 Byte> <Start Address, 2 Bytes> <NumberofBytes, 2 Bytes> <Checksum, 2 Bytes>
其中前四项将在输入条件中给出，最后一项为CRC校验和，需根据前四项的数据，按照CRC算法进行计算。注意数据的长度，多于1byte的高位在前，低位在后。该CRC校验算法的描述如下：
1)将CRC赋值0xFFFF。
2)取初始信息的第一个字节（8位）与CRC进行异或运算，将结果赋给CRC。
3)将CRC数据右移一位，最前位（左边）补0。
4)如果右移前，CRC最低位（最右端）为1，则将右移后的CRC与0xA001进行异或运算，且将结果赋给CRC。否则，跳过此步。
5)重复3，4步8次（即右边8位）。
6)对初始信息的下一个字节，同样执行2，3，4，5步，直到信息中所有字节都执行了同样的步骤。
7)将此时得到的CRC值的高8位和低8位交换，即得到CRC校验和。

对应的接收格式如下：
<SlaveAddress,1Byte> <Function,1Byte> <NumberofBytes,1Byte> <DataIEEE32,xByte> <Checksum,2Bytes>
其中DataIEEE32为一个或多个按IEEE754标准定义的32位浮点数，具体的数据长度由NumberofBytes项来决定(比如NumberofBytes为4，则DataIEEE32项为4 bytes，正好表示一个浮点数；如为8，则DataIEEE32项为8 bytes，可表示两个浮点数)。本题要求编程实现从IEEE32数据（如“420B999A”）到浮点数（如34.9）的转换，从而解析出浮点数值。

提示：你可以根据IEEE754标准自行设计转换算法；或者直接利用C语言float类型的实现特性：x86 linux下，gcc编译器将C语言代码“float f = 34.9;”编译成汇编代码“movl $0x420b999a, -4(%ebp)” （AT&T x86汇编格式），也就是说，单精度浮点数34.9在内存中就是由整数0x420b999a来表示的，你可以利用这一特性来完成转换。

Input
输入包含多组数据，以EOF结束
每组数据共两行。
第一行共四个十进制整数，分别为协议格式要求的：<SlaveAddress, 1 Byte>,<Function, 1 Byte>,<Start Address, 2 Bytes>,<NumberofBytes, 2 Bytes>，以逗号“,”分开。
如：1,4,40,2
其中：1为SlaveAddress；4为Function；40为Start Address；2为NumberofBytes。
第二行为符合接收格式的数据帧（16进制表示），需从其中解析所接收的数据，其长度小于64个字符，浮点数数据最多为4个（即DataIEEE32数据项最多为32bytes）。
如: 010404420B999A7405
其中：01为SlaveAddress；04为Function；04为NumberofBytes； 420B999A 为DataIEEE32；7405为Checksum。

Output
每组数据输出共两行。
第一行：根据输入结果的第一行，输出完整的符合该协议发送格式的数据帧，数据用16进制大写表示，每部分的长度都要求符合协议格式，比如Start Address项如果不到2 bytes，则需要在左边补零。
如：010400280002F1C3
其中：01为SlaveAddress；04 为Function；0028为Start Address；0002为NumberofBytes；F1C3为Checksum。

第二行：根据输入结果的第二行，依次解析IEEE32数据，将其转换成浮点数并打印结果（小数点后保留一位）。解析之前需检查CRC校验和，如校验失败则直接打印CRC_ERROR。如有多个数据，用逗号分隔。
如：34.9
该浮点值为420B999A所对应的值。

Sample Input
1,4,40,2  
010404420B999A7405  
1,4,40,2
010404420B999A7404
2,4,383,4
02040841CC0000477F2100DF85

Sample Output
010400280002F1C3
34.9
010400280002F1C3
CRC_ERROR
0204017F0004C1DE
25.5,65313.0

回答：

#include <string.h>

char strout[100], recv[100], recv_hd[100];
unsigned short slaveAdd, func, nb, startAdd;
unsigned short crc;
float result[5];
char *pt;

do_cyc(unsigned short data)
{
    int i;
    unsigned short tmp;

crc = data ^ crc;
    for (i=0 ; i<8 ; i++)
    {
        tmp = crc & (0x0001);
        crc = crc >> 1;
        if (tmp == 1)
        {
            crc = 0xa001 ^ crc;
        }
    }
}

unsigned short get_crc()
{
    crc = 0xffff;

do_cyc(slaveAdd & 0x00ff);
    do_cyc(func & 0x00ff);
    do_cyc((startAdd & 0xff00) >> 8);
    do_cyc(startAdd & 0x00ff);
    do_cyc((nb & 0xff00) >> 8);
    do_cyc(nb & 0x00ff);

unsigned short swap;
    swap = crc;
    crc = (crc >> 8) & 0x00ff;
    crc = crc | ((swap << 8) & 0xff00);
}

float conv(int data)
{
    float ret;
    memcpy(&ret, &data, sizeof(int));
    return ret;
}

void pre_handle()
{
    int i, data;
    pt = recv;
    crc = 0xffff;

strncpy(recv_hd, pt, 2);
    recv_hd[2] = '\0';
    sscanf(recv_hd, "%hX", &slaveAdd);
    pt += 2;
    do_cyc(slaveAdd & 0x00ff);

strncpy(recv_hd, pt, 2);
    recv_hd[2] = '\0';
    sscanf(recv_hd, "%hX", &func);
    pt += 2;
    do_cyc(func & 0x00ff);

strncpy(recv_hd, pt, 2);
    recv_hd[2] = '\0';
    sscanf(recv_hd, "%hX", &nb);
    pt += 2;
    do_cyc(nb & 0x00ff);

for (i=0 ; i<nb/4 ; i++)
    {
        strncpy(recv_hd, pt, 8);
        sscanf(recv_hd, "%X", &data);
        result[i] = conv(data);
        do_cyc((unsigned short)((data & 0xff000000) >> 24));
        do_cyc((unsigned short)((data & 0x00ff0000) >> 16));
        do_cyc((unsigned short)((data & 0x0000ff00) >> 8));
        do_cyc((unsigned short)(data & 0x000000ff));
        pt += 8;
    }
    unsigned short swap;
    swap = crc;
    crc = (crc >> 8) & 0x00ff;
    crc = crc | ((swap << 8) & 0xff00);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    char cmp[10];

while (EOF != scanf("%hd,%hd,%hd,%hd", &slaveAdd, &func, &startAdd, &nb))
    {
        get_crc();
        sprintf(strout, "%02X%02X%04X%04X%04X", slaveAdd, func, startAdd, nb, crc);
        printf("%s\n", strout);
        scanf("%s", recv);
        pre_handle(recv);
        sprintf(cmp, "%hX", crc);
        if (0 != strcmp(cmp, pt))
        {
            printf("CRC_ERROR\n");
            continue;
        }
        int i;
        for (i=0 ; i<nb/4-1 ; i++)
            printf("%.1f,", result[i]);
        printf("%.1f\n", result[i]);
    }
}