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modbus通讯协议 评分

对modbus协议的简单应用进行基础性描述
数据n CRC高字节 CRC低字节 所选的 ASCII或RTU方式仅适用于标准的 Modbus网终,它定义了在这些网终上连续传输的 消息段的每一位,以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。 在其它网络上(象MAP和 Modbus plus) Modbus消息被转成与串行传输无关的唢。 1、 ASCIL模式 当控制器设为在 Modbus网络上以 ASCII〈美国标准信息交换代码)模式通信,在消息中的 每个8Bit字节都作为两个 ASCII字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可 达到1秒而不产生错误。 代码系统 十六进制, ASCII字符0..9,A..F 消息中的每个 ASCII字符都是一个十六进制字符组成 每个字节的位 ⊥个起始位 个数据位,最小的有效位先发送 1个奇偶校验位,无校验则无 1个停止位(有校验时),2个Bit(无校验时) 错误检测域 LRC(纵向冗长检测) 、RTU模式 当控制器设为' Modbus网络上以RTU(远稈终端单元)模式通信,在消息中的每个8Bit 字节包含两个4Bit的|六进制字符。这和方式的主要优点是:在同样的波特率下,可比A SCII方式传送更多的数据 代码系统 8位二进制,十六进制数0..9,A.F 消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成 每个字节的位 个起始位 8个数据位,最小的有效位先发送 1个奇偶校验位,无校验则无 个停止位(有校验时),2个Bit(无校验时) 错误检测域 CRC(循环冗长检测) 三、 Modbus消息帧 两种传输模式中( ASCII或RTU),传输设备以将 Modbus消息转为有起点和终点的帧,这 就允许接收的设备在消息起始欠开始工作,读地址分配信息,判断哪一个设备被选中(广 播方式则传给所有设各),判知何时信息已完戍。部分的消息也能侦测刭并且错误能设置 为返回结果。 1、 ASCII帧 使用 ASCII模式,消息以冒号(:)字符( ASCII码3AH)开始,以回车换行符结束(ASCI I码ODH,OAH)。 其它域可以使用的传输字符是十六进制的0...9,A.F。网络上的设备不断侦测“:”字符, 当有一个冒号接收到时,每个设备都解码下个域(地址域)来判断是否发给自己的 消息中字符间发送的时间间隔最长不能超过1秒,否则接收的设备将认为传输错误。一个 典型消息帧如下所示 图2 ASCII消息唢 2、RTU帧 使用RTU模式,消息发送至少要以3.5个字符时间的停顿间隔开始。在网络波特率下多样 的字符时间,这是最容易实现的(如下图的T-12-13-T4所示)。传输的第一个域是设条地 址。可以使用的传输字符是|六进制的0..9,A.F。网终设备不断侦测网络总线,包括 停顿间隔时间内。当第一个域(地址域)接收到,每个设备都进行解码以判断是否发往自 已的。在最后一个传输字符之后,一个至少3.5个字符时间的停顿标定了消息的结束。 个新的消息可在此停顿后开始。 整个消息帧必须作为一迕续的流转输。如果在帧完成之前有超过1.5个字符时间的停顿时 间,接收设备将新不完整的消息并假定下一字节是一个新消息的地址域。同样地,如果 一个新消息在小于3.5个字符时间内接着前个消息开始,接收的设备将认为它是前一消息 的延续。这将导致一个错误,因为在最后的CRC域的值不可能是正确的。一型的消息帧 如下所小 图3R消息帧 3、地址域 消息帧的地址域包含两个字符( ASCII)或8Bit(RT)。可能的从设备地址是0..247( 进制)。单个设备的地址范围是1..247。主设备通过将要联络的从设各的地址放入消息中 的地址域来选通从设备。当从设备发送回应消息时,它把自己的地址放入回应的地址域中, 以便主设备知道是哪一个设备作出回应。 圠址0是用作广播圠址,以使所有的从设备都能认识。当 Modbus协议用于更高水准的网络, 广攉可能不允许或以其它方式代替。 4、如何处理功能域 消息帧中的功能代码域包含了两个字符(ASCI)或8its(RTU)。可能的代砧范围是丨 进制的1.255。当然,有些代码是迂用于所有控制器,有此是应用于某种控制器,还有 些保留以备后用 当消息从主设备发往从设釜时,功能代码域将告之从设备需要执行明些行为。例如去读取 输入的开关状态,读一组寄存器的数据内容,读从设备的诊断状态,允许调入、记录、校 验在从设备中的程序等。 当从设备冋应时,它使用功能代码域来指示是正常冋应(无误)还是有杲种错误发生(称作 异议回应)。对正常回应,从设备仅回应相应的功能代码。对异议回应,从设备返回一笔 同于正常代码的代码,但最重要的位置为逻辑L。 例如:一从主设备发往从设备的消息要求读一组保持寄存器,将产生如下功能代码: 00000011(十六进制031) 对正常回应,从设各仅回应同样的功能代码。对异议回应,它返回: 10000011(六进制83H) 除功能代码因异议错误作了修改外,从设备将一独特的代码放到回应消息的数据域中,这 能告诉主设备发生了什么错误。 主设备应用程序得到异议的回应后,典型的处理过程是重发消息,或者诊断发给从设备的 消息并报告给操作员 5、数据域 数据域是由两个十六进制数集合构成的,范闱00..FF。根据网络传输模式,这可以是由 对 ASCII字符组成或由一RTU字符组成。 从主设备发给从设各消息的数据域包含附加的信息:从设备必须用于进行执行由功能代码 所定义的所为。这包括了象不连续的寄存器地址,要处理项的数目,域屮实际数据字苎数。 例如,如果主设备需从设备读取一组侏持寄存器(功能代杩03),数捱域指定了起始寄 存器以及要读的寄存器数量。如果主设备写一组从设备的寄存器(功能代码10十六进制), 数据域则指明了要写的起始寄存器以及要写的寄存器数量,数据域的数据字节数,要写入 寄存器的数据 如果没有错误发生,从从设备返回的数据域包含请求的数据。如果有错误发生,此域包含 一异议代码,主设备应用程序可以用来判新采取下一步行动。 在某种消息中数据域可以是不存在的(0长度)。例如,主设备要求从设备回应通信事件 记录(功能代码0B十六进制),从设备不需任何附加的信息。 错误检测域 标准的 Modbus网络有两种错误检测方法。错误检测域的内礻视所选的检测方法而定。 ASCII 当选用AsII模式作字符帧,错误检测域包含两个ASCIⅠ宇符。这是使用LRC(纵向冗长 检测)方法对消息内容计算得出的,不包括开始的冒号符及回车换行符。LRC字符附加在 回午换行符前面。 当选用RT模式作字符帧,错误检测域包含-1 GBits值、用两个8位的宇符来实现)。错誤 检测域的内容是通过对消息内容进行循环冗长检测方法得出的。CRC域附加在消息的最后, 添加时先是低字节然后是高字节。故CRC的高位字节是发送消息的最后一个字节。 7、字符的连续传输 当消息在标枟准的 Modbus系列网终传输时,每个宇符或字节以如下方式发送(从左到右) 最低有效位.最高有效位 使用 AsClI字符唢时,位的序列是 图4.位顺序( ASCII) 图4.位顺序(KT) 四、错误检测方法 标准的 Modbus串行网络呆用两种错误检测方法。奇偶校殓对每个字符都可用,帧检测(LR C或CRC)应用于整个消息。它们都是在消息发送前由主设备产生的,从设备在接收过程中 检测每个字符和整个消息帧。 用户要给主设备配萓一预先定义的超时时间间隔,这个时间间隔要足够长,以使任何从设 备都能作为正常反应。如果从设备测到一传输错误,消息将不会接收,也不会向主设备作 出应。这样超时事件将触发主设备来处理错误。发往不存在的从设备的地址也会产生超 时。 1、奇偶校验 用户π以配置控制器是奇或偶校验,或无校验。这将决定了每个字符中的奇偶校验位是如 何设置的。 如果指定了奇或偶校验,“1”的位数将算到每个字符的位数中( ASCII模式7个数据位,R TU中8个数据位)。例如RTU字符帧中包含以下8个数据位 11000101 整个“1”的数目是4个。如果便用了偶校验,帧的奇偶校验位洊是0,便得整个“1”的 数仍是4个。如果便用了奇校验,帧的奇偶校验位将是1,便得整个“1”的个数是5个 如果没有指定奇偶校验位,传输时就没有校验位,也不进行校验检测ε代替一附加的停止 位填充全要传输的字符帧中。 2、LRC检测 使用 ASCII模式,消息包括了一基于LRC方法的错误检测或。LRC域检测了消息域中除开 始的冒号及结束的回车换行号外的内容 LRC域是一个包含一个8位一进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中,接 收设各在接收消息的过程中计算LRC,并将它和接收到消息中LRC域中的值比较,如果两 值不等,说明有错误。 RC方法是将消息中的8t的字节连续累加,丢弃了进位。 LRC简单函数如下: static unsigned char LRC(auchMsg, usDataLen) unsigned char* auchMsg:/要进行计算的消息*/ unsigned short usDataLen;/米LRC要处理的字节的数量* unsigned char uchlRO=0;/κLRC字节初始化* while( us Datalen--)/米传送消息*/ uchlRC+-* auchMsg+-;/累加*/ return ((unsigned char)(((char uchLRC))) 3、CRC检测 使用RTU模式,消息包括了一基于CRC方法的错误检测域。CRC域检测了整个消息的内容。 CRC域是两个字节,包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设 各重新计算收到消息的CRC,并与接收到的CRC域屮的值比较,如果两倌不冋,则有误。 CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器,然后调用一过程将消息中连续的8位字节各 当前寄存器屮的值进行处理。仅每个字符屮的8Bit数据对CRC有效,起始位和停止位以及 奇偶校验位均无效 CRC产生过程中,每个8位字符都单独和寄存器内容相或(OR),结果向最低有效位方向 移动,最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测,如果LSB为1,寄存器单独和预置的值 或一下,如果ISB为0,则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后, 下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值,是消息中所有的字节 都执行之后的CRC值。 HC添加到消息中时,低字节先加入,然后高字节。 CRC简单函数如下 unsigned short CRC16(puchMsg, us DataLen) unsigned char* puchMsg;/要进行CRC校验的消息* unsigned short usDataLen;/*消息中字节数 unsigned char uchCRCHi-0xFF;/*高CRC字节初始化* uni gned char uchCRCLo=0xFF;/*低CRC字节初始化*/ unsigned uIndex;体CRC循坏中的索引* while( us Datalen--)/米传输消息缓冲区* uIndex= uchCRCIli *puchMsgg++;*计算CRC*/ uchCRCHi-uchCRCLo auchCRCHi luIndex] uchCRCLo-auchCRCLoLulndex return (uchCRCHi <<8 uchCRCLo) /*CHC高位字节值表 static unsigned char auchCRCli L 0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0×41,0x01,0xC0, 0x80,0x41,0x00,OxC1,0x81,0x40,Ox01,0xC0,0x80,Ox 0x00,0xC1,Ox81,0x10,0x00,OxC1,0x81,0x40,0x01,OxC0, 0x80,0x41,0x01,OxC0,0x80,Ox41,0x00,0xC1,0x81,Ox40, 0x0,0xCl,0x81,0x40,0x0l,0xCO,0x80,0x41,Ox00,0xC1, 831,0x40,0x01,0x(0,0x8O,0×41,0x(1,(xCO,Ox80, 0x00,0xC1,0x81,0×40,0x01,0xC0,Ox80,0x41,0x00,0xC1, 0x81,0x40,0x00,OxC1,0x81,0×40,0x01,0xC0,Ox80,0x41, 0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,OxO1,OxCO, 0x80,0x41,0800,OxC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,Ox81,0x40, 0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,OxC0,0x80,0x41,0x00,0xC1, 0x81,0x40,0x01,OxC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,Ox81,0x40, )×(00,0xC1,0x81,0x40,0x(1,O)x(0),0)x8:0,0x41,0x01,Ox(0, 0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40 0x01,0xCO,0x80,Ox41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,OxCO, 0x80,0x4l,0x01,OxC0,0x80,0x41,0x00,0xCl,0x81,0x40, 0)×00,0xC1,0x81,0)x40,0x0)1,0x(0,0)x80,0x41,0x01,0x(0), 0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41, 0x00,0xC1,Ox81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,OxCO, 0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41, 0x01,0xCO,0x80,Ox11,0x00,0xC1,Ox81,0x40,Ox01,OxC0, 0x80,0x41,Ox00,0xC1,0x81,Ox40,0x00,0xC1,Ox81,Ox10, 0x01,0xC0,0x80,0x4⊥,0xOl,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC, )×81,0x40,0×00,0xC1,0x81,0x40,0)x1,(xCO),0x80),0x41, 0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,OxCO,Ox80,0x41,0x01,0xC0, 0x80,0x41,0x00,OxC1,0x81,0x4 /米CRC低位字节值表x static char auchCRCLo 0x00,0xC0,OxCl,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06, 0)x0)7,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0x(C,0x0C,0xOD),Ox(D, OxOF, OxCF, 0XCE, OxOE, OxOA, OXCA, OxCB, 0x0B, 0xC9, 0x09 0×08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,OxDA20x1A, OxlE, OXDE, OXDF, OXIF, OXDD, OxID, OxIC, OxDC, 0x14, 0xD4, 0xD5,0x15,0xD7;0x17,0x16,0xD6,OxD2,0x12,0x13,0xD3, 0x11,0xD1,OxD0,Ox10,0xFO,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3, 0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x3 F5,0x35,0x34,0xF4 0x3C, OxFC, OxFD, 0x3D, OxFF, 0x3F, OxE, OXFE, OXFA, OXRA, 0x3B,0xIB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,0x28,0x8,0xE9,0x29, OxEB, 0x2B, 0X2A, OXEA, OXEE, OX2E, Ox2F, OXEF, 0X2D, OXED

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hwhw111 比较实用,适合初学者。
2016-02-24
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Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制 器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了 它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。 此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。 它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如果回应来自其它设备的请求,以及怎样侦 测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 当在一Modbus 网络上通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按 地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息

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