Fins TCP协议理解及C Sharp实现思路
假设本文中使用到设备的ip地址，用于后续内容的理解：
客户端（本机电脑 windows系统）IP: 192.168.1.101
服务端（PLC omron CJ2M系列）IP 和 端口号 : 192.168.1.10 : 9600
注意：
①本文中的 FINS TCP 报文都是以16进制（Hex）发送出去的，所以对应的转换也都会转成16进制的形式。
②16进制Hexadecimal (Hex)，10进制Decimal (Dec)，8进制Octal (Oct)，2进制Binary (Bin)，下面是10进制 10在C#代码中其他进制的表示。
//16进制 前缀0x 范围(0~F) var a = 0xA; //2进制 前缀0b 范围(0~1) var c = 0b1010; //8进制 C#中没有关于8进制的前缀表示，不过可以使用Convert的类型转换，将指定的值转换为指定的进制的字符串表示 var b = Convert.ToString(10,8);//b的值为 8进制的"12"
③大端字节序(Big-Endian)，小端字节序(Little-Endian)指的是数据存储在以字节为单元的可寻址存储器中的存储模式。
假装是个目录：
一、FINS/TCP 头命令 (握手信号，FINS/TCP Header)
①Request构成
②Response构成
③大端、小端
二、FINS帧发送命令 (FINS frame)
①完整的命令构成
②FINS header
③FINS command
④FINS parameter/data
⑤读，写操作命令
⑥强制操作命令
一、握手命令 (FINS/TCP 头命令)
Request构成：客户端（电脑）发送给服务端（PLC）报文的构成为：
头（固定为 FINS 字母ASCII码的16进制）+
长度（这里的长度指的是，后面全部组加起来的字节数的16进制显示） +
命令码 +
错误码 +
客户端节点地址（电脑IP的最后一部分转为16进制）
举例：
这是一条由客户端（电脑）向服务端（PLC）发送命令 00000000 的报文 46494E53 0000000C 00000000 00000000 00000065，这条报文的总长度为20个字节，分成5组，每组4个字节
46494E53 固定声明为FINS 头，表明这是一条FINS/TCP命令
0000000C 长度 、表明 [命令码 错误码 客户端节点地址] 加起来的字节数为 12，转为16进制为C(Hex)
00000000 命令码
00000000 错误码
00000065 电脑的IP地址最后一部分，也就是192.168.1.101 中的 101。转换成16进制是65(Hex)
Response构成：服务端（PLC）发送给客户端（电脑）的报文构成为：
Request构成 +
服务端节点地址（PLC地址的最后一部分转为16进制）
举例：
然后从服务端（PLC）回复客户端（电脑）的命令 00000001 的报文 46494E53 00000010 00000001 00000000 00000065 0000000A，这条报文的总长度为24个字节，分成6组，每组4个字节
46494E53 固定声明位FINS头，表明这是一条FINS/TCP命令
00000010 长度 、表明 [命令码 错误码 客户端节点地址 服务端节点地址]加起来的字节数为16，转为16进制为10(Hex)
00000001 命令码
00000000 错误码
00000065 客户端节点地址
0000000A 服务端节点地址（PLC IP地址的最后一部分转为16进制，也就是192.168.1.10中的10,。转换成16进制是A(Hex)）
了解了基本的Fins TCP握手命令的结构后，那么要如何以C#代码的形式呈现呢？这里对如何拼接 Request报文构成 进行实现，用以加深协议命令结构与具体代码实现之间联系的理解。
class DemoFinsTcpHeader
{
//完整命令是20个字节
static byte[] arrSend = new byte[20];
static int cmdIndex = 0;
static int clientIpNode = 101;
static void Main()
{
//因为是用于FINS TCP协议使用的协议头，所以直接固定为0x46494E53 即"FINS"的ASCII
byte[] Header = new byte[4]{0x46, 0x49, 0x4E, 0x53};
//FinsTCP命令头
updateArrSend(Header, arrSend);
//长度 通过上面的内容我们知道命令长度为12
int cmdLen = 12;
updateArrSend(BitConverter.GetBytes(cmdLen).Reverse().ToArray(), arrSend);
//命令码
int cmdCode = 0;
updateArrSend(BitConverter.GetBytes(cmdCode).Reverse().ToArray(), arrSend);
//错误码
int errCode = 0;
updateArrSend(BitConverter.GetBytes(errCode).Reverse().ToArray(), arrSend);
//端口节点地址
updateArrSend(BitConverter.GetBytes(clientIpNode).Reverse().ToArray(), arrSend);
}
//拼接FINS/TCP 头命令
static void updateArrSend(byte[] eachGroupBuf, byte[] curSendArr)
{
for (int i = 0; i < eachGroupBuf.Length; i++)
{
curSendArr[cmdIndex+i] = eachGroupBuf[i];
}
cmdIndex += 4;
}
}
虽然上面的代码实现了握手信号的命令的拼接，但是在实际项目的使用中通常不能这样子写，需要考虑到命令拼接方法的可复用型，以及在拼接过程中可能出现的异常情况的预先处理。
关于代码中的 BitConverter.GetBytes(变量名)方法，然后使用了Reverse()对数组进行了反转。之所以需要这么做的原因是因为在C#中使用BitConverter.GetBytes()方法来转换数值类型时，生成的byte数组默认是以本地字节序排列的。而计算机的处理器一般是x86 架构，使用的本地字节序就是我们通常所说的小端存储模式。
大端模式、小端模式：
大端存储模式的特点是，将最高有效字节(MSB)存储在低位地址中，将最低有效字节(LSB)存储在高位地址中。
小端存储模式的特点是，将最高有效字节(MSB)存储在高位地址中，将最低有效字节(LSB)存储在低位地址中。
大致上可以这样想，位权高的便是高有效字节，位权低的则是低有效字节。比如0x10000064中，4的位权是0, 1的位权是7。
在上图中可以看到，0x0C也就是12的16进制表示在byte数组的索引0位置中。而在C#中，通常声明的数组其内存地址是连续，递增的。所以我们可以看到最低有效字节的0x0C被放到了索引0中。
而根据上面的握手信号指令，显然是不满足的。所以需要将小端字节序改为大端字节序，就需要调用Reverse()方法进行数组的反转。
又因为调用Reverse()方法返回的是IEnumerable类型，所以还需要转换成byte数组类型，调用ToArray()后正确得到 0x0000000C 的长度码。对于其他的如命令码也是相同的操作。
二、FINS帧发送命令 (FINS frame)
FINS帧命令实际上就是在握手信号发送之后，与PLC建立了正常的连接，此时再进行与PLC的数据交互，我们就需要使用指定的结构拼接FINS帧命令发送给PLC。
从官方文档中可以看到FINS帧命令的结构是在握手信号命令的基础上继续扩展的。
完整命令的构成：
FINS头 + 长度码 + 命令码 + 错误码 + FINS frame（大小范围 12 ~ 2012 个字节）
对于FINS frame的构成来说，它有着自己的header, command, parameter/data
FINS header:
ICF: 显示帧的主要操作信息，其存储的数据2进制表现形式如下。可以看到在图中的描述对于最低位 0的规定，如果需要回复请求则置0，如果不需要回复请求则置1。对于第7位 6的规定则是如果是请求命令则置0，相应则置1。
那么换算成16进制表示则是，如果请求需要回复为0x80，如果请求不需要回复为0x81，如果是响应请求为0xC0。（0xC1应该没有吧，有知道的可以告诉我谢谢）
RSV: 表示这是一个由系统进行操作的字节，固定值为0x00;
GCT:这个含义是说通讯被允许经过的网关的最大数量。通常我们服务端与客户端是小于2个网关进行连接的为了保证通讯的可靠性，所以一般都设置0x02。但是如果需要增加也可以手动修改这个值。
DNA:目标网络号, 网络号的值与设备路由表相关，一般固定为0x00，如果设置过路由表则需要根据实际情况调整。
DA1:目标节点号，就是ip地址最后一部分转为16进制表示，假设目标为PLC那么在本文其目标节点号就是0x0A，如果目标为客户端那么在本文其目标节点号则是0x65
DA2:目标单元号 ，根据官方文档的描述，如果目标是PLC，则固定为0x00。因为直接与CPU通讯。但若是PLC的扩展模块进行通讯，则需要修改对应的值。
SNA:源网络号，网络号的值与设备路由表相关，一般固定为0x00，如果设置过路由表则需要根据实际情况调整。
SA1:源节点号，假设源设备为客户端，那么在本文中其源节点号为0x65。
SA2:源单元号，如果源设备为客户端，在绝大部分情况下其值也仍是0x00。，
SID:服务ID，固定为0x00
FINS command：
MRC:主请求码
SRC:副请求码
其中MRC与SRC一起构成完整的操作命令标识码，用来指定帧命令的作用。包含（0101读操作，0102写操作，2301强制操作），并且从ICF 一直到SRC，每个位置都是占1个字节，这两部分加起来总共12个字节。这就是为什么FINS frame的大小最小为12，因为作为帧命令的组成部分这些是必须的。
FINS parameter/data：
对于帧命令中的数据部分parameter/data，也有其特定的结构。在不同的操作（即主请求码与副请求码组合后的不同命令标识码）中，其每部分所含的字节数，或者各部分的组成顺序也有些许差异。
读操作，与读响应中Parameter/data的构成：
读操作（0x0101）：
Area（寄存器中的区域标识，其中DM为0x82，W字为0xB1， W位为0x31）+
起始地址（由2个字节的起始地址即整数部分， 加上 1个字节的位地址也就是小数部分，又可以说是偏移量） +
读取的长度（比如往后面读取1个数据就是 0x0001，读取两个数据就是0x0002）
举例：如下面这条完整的由客户端向服务端的D100地址读1个数据的命令
46494E53 0000001A 00000002 00000000 （FINS/TCP命令头，其中0x00000002在读写指令中是固定的：FINS + 长度码 + 命令码 + 错误码）
80 00 02 000A00 006500 00 （FINS frame：ICF + RSV + GCT + DNA+DA1+DA2 + SNA+SA1+SA2 + SID ）
01 01 （FINS command：MRC + SRC）
82 006400 0001（FINS parameter：area + 起始地址 + 读取的长度）
读响应：
结束码（或者说错误码， 2个字节） +
读到的值（长度由需要读的数据个数 * 2个字节，即1个数据占2个字节。比如发送读指令中读取长度是0x0002，那么读到的值的长度就是 2 * 2 = 4个字节，如果读取长度是0x000B，那么读到的值长度就是 11 * 2 = 22个字节）
举例：如通过上面的读指令，服务端响应客户端的完整指令如下：
46494E53 00000018 00000002 00000000 （FINS/TCP命令头，其中0x00000002在读写指令中是固定的：FINS + 长度码 + 命令码 + 错误码）
C0 00 02 006500 000A00 00 （FINS frame：ICF + RSV + GCT + DNA+DA1+DA2 + SNA+SA1+SA2 + SID ，需要注意ICF由于是响应读请求，所以它2进制表示中的位权为6的值是1）
01 01（FINS command：MRC + SRC）
0000 1122（FINS data：结束码 + 读到的值，由于正常读取所以结束码为0x0000）
写操作，与写响应中Parameter/data的构成：
写操作（0x0102）：
AREA + 起始地址 + 写入长度 + 写入的数据内容
举例：如下面这条完整的由客户端向服务端的D100地址写1个数据的命令
46494E53 0000001C 00000002 00000000
80 00 02 000A00 006500 00
01 02
82 006400 0001 1000 （FINS parameter：area + 起始地址 + 写入长度 + 写入数据）
写响应：
结束码（又或者说是错误码）
举例：按照写操作的响应完整命令
46494E53 00000016 00000002 00000000
C0 00 02 006500 000A00 00
01 02
0000 （FINS data：结束码，写入正常为0x0000）
上面的完整指令，为了方便理解所以用空格和换行符进行分隔，在实际中是没有的。
强制操作parameter/data的构成：
强制操作：
写入的长度 （如0x0001）+
强制操作命令 （包括0x0001强制置位，0x0000强制复位，0xFFFF强制取消） +
Area +
起始地址
举例：由客户端向服务端W101.01写一个强制复位的指令
46494E53 00000016 00000002 00000000
80 00 02 00A000 006500 00
23 01
0001 0000 31 006501 （FINS parameter：写入的数量 + 强制操作命令 + Area + 起始地址）
大致上介绍完了FINS 帧命令的基本结构（如果有漏了哪里请在评论区告诉我，谢谢），那么现在需要考虑到如何在代码中实现。这里给一个简单的读命令拼接示例。
class DemoFinsTcpRead
{
static void CreateArrSend()
{
//要拼接完整的命令，我们需要拿到 FINS/TCP头代码，但是里面需要拿到长度码
//长度码指的是，从命令码开始一直到最后的所有字节数，
//而在完整的读指令结构中我们已经知道parameter的长度是1 + 3 + 2 = 6个字节
//又因为 FINS header + FINS command 的字节数加起来等于 10 + 2 = 12 个字节
//再与前面的命令码4个字节 错误码4个字节相加，得到长度应是26个字节，也就是0x1A
byte[] FinsTcpCmd = new byte[50];
int cmdIndex = 0;
Array.Copy(new byte[]{0x46, 0x49, 0x4E, 0x53}, FinsTcpCmd, 4);
cmdIndex += 4;
Buffer.BlockCopy(BitConverter.GetBytes(26).Reverse().ToArray(),0,FinsTcpCmd,cmdIndex,4);
cmdIndex += 4;
Buffer.BlockCopy(BitConverter.GetBytes(2).Reverse().ToArray(),0,FinsTcpCmd,cmdIndex,4);//读写命令中，固定为0x00000002
cmdIndex += 4;
Buffer.BlockCopy(BitConverter.GetBytes(0).Reverse().ToArray(),0,FinsTcpCmd,cmdIndex,4);
cmdIndex += 4;
//本文中规定的客户端节点101，服务端节点10
int clientNode = 101;
int serviceNode = 10;
//那么现在对FINS frame进行拼接。假设我们对D100地址读取1个数据
Buffer.BlockCopy(new byte[]{
0x80, //ICF
0x00, //RSV
0x02, //GCT
0x00, //DNA
BitConverter.GetBytes(serviceNode)[0], //DA1
0x00, //DA2
0x00, //SNA
BitConverter.GetBytes(clientNode)[0], //SA1
0x00, //SA2
0x00 //SID
}, 0, FinsTcpCmd, cmdIndex, 10);
cmdIndex += 10;
//然后是对FINS command进行拼接
Buffer.BlockCopy(new byte[]{0x01, 0x01}, 0, FinsTcpCmd, cmdIndex, 2);
cmdIndex += 2;
//最后是对FINS parameter进行拼接
Buffer.BlockCopy(new byte[]{
0X82, //DM区字地址
0x00, //起始地址为2个字节，100取16进制是0x0064，分开存储
0x64,
0x00, //位地址0
0x00, //读取1个数量的数据
0x01
}, 0, FinsTcpCmd, cmdIndex, 6);
cmdIndex += 6;//最后拿到的也就是完整命令的FinsTcpCmd的总长度 为34
}
}
为了用于加深对协议的理解，很多地方都做了预设处理。在实际项目中，还需要考虑到命令的复杂多变以及对命令的发送，接收和异常处理机制，等以后有机会再展开吧。
至此，本文就到这里结束了。谢谢你们能看完，如果有发现哪里写错了，请告诉我让我改正谢谢！
参考：
欧姆龙PLC的FINS TCP协议 https://blog.csdn.net/weixin_37700863/article/details/120536223
C#实现16进制与10进制转换 https://www.cnblogs.com/shiyh/p/18186488
上位发送FINS/TCP命令通讯欧姆龙PLC官方文档 https://www.fa.omron.com.cn/upload/faqfiles/201806200316173668.pdf
上位机与欧姆龙PLC的FINS TCP通讯 https://blog.csdn.net/yu_fujiang/article/details/126831440
欧姆龙FInsTcp通讯详解（一）https://blog.csdn.net/sgmcumt/article/details/87435778
