01
课程导论：为什么需要从串口迁移到以太网？Modbus TCP vs Modbus RTU 核心差异
迁移背景、协议选型与核心差异对比
导论对比
02
硬件基础：串口RS-232/RS-485与以太网RJ45接口的物理层对比与选型
接口标准、拓扑、距离与抗干扰
硬件RS-485
03
协议帧结构：Modbus RTU 报文格式详解（地址码、功能码、数据、CRC校验）
RTU帧结构逐字节拆解
RTUCRC
04
协议帧结构：Modbus TCP 报文格式详解（MBAP报文头、单元标识符、无校验）
MBAP头、Unit ID与TCP封装
TCPMBAP
05
核心差异对比：RTU的CRC校验 vs TCP的TCP/IP校验，以及超时机制的不同
校验机制与超时模型分析
对比超时
06
迁移第一步：如何将RTU的从站地址映射到TCP的单元标识符（Unit ID）
地址映射策略与实现
映射Unit ID
07
迁移第二步：RTU的3.5字符空闲间隔 vs TCP的流式传输，如何处理粘包？
帧间隔、粘包与拆包方案
粘包流式
08
迁移第三步：功能码的兼容性分析（01-06, 15, 16功能码在TCP下的行为）
常用功能码兼容性详解
功能码兼容
09
迁移第四步：异常码处理差异（RTU的静默故障 vs TCP的明确异常响应）
异常码与故障处理对比
异常故障
10
实战：使用Python的 minimalmodbus 库模拟一个RTU从站设备
minimalmodbus从站模拟
PythonRTU从站
11
实战：使用Python的 pymodbus 库搭建一个TCP服务器
pymodbus TCP Server
PythonTCP服务器
12
实战：编写一个RTU转TCP的透明网关（核心代码实现）
透明网关核心逻辑
网关RTU→TCP
13
实战：网关中的多线程处理——如何同时监听串口和Socket
多线程并发监听
多线程并发
14
实战：网关中的缓冲区设计与数据帧重组算法
环形缓冲区与帧重组
缓冲区重组
15
实战：网关中的超时管理——RTU的响应超时与TCP的保活机制
超时与保活策略
超时保活
16
性能优化：串口波特率与以太网带宽的匹配策略，避免瓶颈
速率匹配与性能调优
性能波特率
17
性能优化：TCP连接池管理——长连接 vs 短连接的选择
连接池与复用策略
连接池长连接
18
性能优化：数据缓存策略——环形缓冲区在网关中的应用
环形缓冲区实现
缓存环形缓冲
19
调试工具：使用 Wireshark 抓包分析 Modbus TCP 报文
Wireshark过滤与解析
Wireshark抓包
20
调试工具：使用 ModScan 和 ModSim 模拟主站与从站进行联调
ModScan/ModSim联调
ModScanModSim
21
调试工具：串口监听工具（如AccessPort）对比以太网抓包
串口监听与抓包对比
AccessPort对比
22
常见问题：RTU设备在TCP网络中的广播与多播问题
广播/多播限制与方案
广播多播
23
常见问题：NAT穿透——如何让内网的RTU设备被外网TCP客户端访问？
NAT穿透与端口映射
NAT穿透
24
常见问题：防火墙与端口映射——Modbus TCP的默认端口502
防火墙规则与端口配置
防火墙端口502
25
常见问题：高并发场景下的文件描述符耗尽与解决方案
fd耗尽与优化
高并发文件描述符
26
安全考量：从物理隔离的串口到暴露在IP网络中的风险
安全威胁与风险分析
安全风险
27
安全考量：Modbus TCP的认证与加密（TLS/SSL）实现思路
TLS/SSL加密方案
TLS加密
28
安全考量：白名单机制与访问控制列表（ACL）的配置
白名单与ACL实现
白名单ACL
29
案例复盘：某工厂200台PLC从串口升级到以太网的真实项目经验
真实项目复盘与教训
案例PLC升级
30
课程总结：迁移后的运维要点与未来趋势（MQTT与OPC UA的融合）
运维要点与工业4.0趋势
总结MQTTOPC UA