基于Java和Spring Boot的Modbus TCP从站模拟器开发

1. Modbus TCP从站模拟器概述

在工业自动化领域，Modbus协议是最常用的通信协议之一。作为一名长期从事工业控制系统开发的工程师，我经常需要测试和验证Modbus主站设备的通信功能。为此，我开发了一个基于Java和Spring Boot的Modbus TCP从站模拟器，它可以在同一个端口上模拟多个不同从站ID的设备。

这个模拟器的主要特点包括：

• 完全遵循Modbus TCP协议规范
• 支持在同一端口上模拟多个从站设备
• 与Spring Boot深度集成，支持自动启动和停止
• 提供REST API接口进行动态管理
• 完善的日志记录和错误处理机制

2. 项目架构设计

2.1 技术选型与依赖配置

项目采用以下核心技术栈：

• Netty：高性能网络通信框架，处理TCP连接和协议解析
• Spring Boot：提供依赖注入、配置管理和生命周期控制
• Lombok：简化Java代码编写（虽然示例中未展示，但实际项目中推荐使用）

在pom.xml中需要添加以下关键依赖：

xml复制<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.68.Final</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
    <optional>true</optional>
</dependency>

2.2 配置管理实现

通过Spring Boot的@ConfigurationProperties实现灵活的配置管理：

java复制@ConfigurationProperties(prefix = "modbus.slave")
public class ModbusSlaveProperties {
    private int port = 502;
    private boolean enabled = true;
    private Map<Integer, Integer> slaves = new HashMap<>();
    // getters and setters
}

对应的application.yml配置示例：

yaml复制modbus:
  slave:
    enabled: true
    port: 502
    slaves:
      1: 100
      2: 50
      3: