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Modbus通讯协议及modbus RTU的C51源程序
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Modbus通讯协议及modbus RTU的C51源程序,非常难得的资料,稍作修改即可直接用于自己的工程
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一线工人
2007-11-15 21:44
modbus 协议及 modbus RTU 的 C51 程序
完整的程序请下载 [attachment=1488]
Modbus 通讯协议
Modbus 协议最初由 Modicon 公司开发出来,在 1979 年末该公司成为施耐德自动化
(Schneider Automation)部门的一部分,现在 Modbus 已经是工业领域全球最流行的协议。
此协议支持传统的 RS-232、RS-422、RS-485 和以太网设备。许多工业设备,包括 PLC,
DCS,智能仪表等都在使用 Modbus 协议作为他们之间的通讯标准。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。
当在网络上通信时,Modbus 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,控制器将生成应答并使用 Modbus 协议
发送给询问方。
Modbus 协议包括 ASCII、RTU、TCP 等,并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够
认识和使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的 Modicon 控制器
使用 RS232C 实现串行的 Modbus。Modbus 的 ASCII、RTU 协议规定了消息、数据的结
构、命令和就答的方式,数据通讯采用 Maser/Slave 方式,Master 端发出数据请求消息,
Slave 端接收到正确消息后就可以发送数据到 Master 端以响应请求; Master 端也可以直
接发消息修改 Slave 端的数据,实现双向读写。
Modbus 协议需要对数据进行校验,串行协议中除有奇偶校验外,ASCII 模式采用 LRC 校
验,RTU 模式采用 16 位 CRC 校验,但 TCP 模式没有额外规定校验,因为 TCP 协议是一
个面向连接的可靠协议。另外,Modbus 采用主从方式定时收发数据,在实际使用中如果某
Slave 站点断开后(如故障或关机), Master 端可以诊断出来,而当故障修复后,网络又
可自动接通。因此,Modbus 协议的可靠性较好。
下面我来简单的给大家介绍一下,对于 Modbus 的 ASCII、RTU 和 TCP 协议来说,其中 TCP
和 RTU 协议非常类似,我们只要把 RTU 协议的两个字节的校验码去掉,然后在 RTU 协议
的开始加上 5 个 0 和一个 6 并通过 TCP/IP 网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一
下 Modbus 的 ASCII 和 RTU 协议。
下表是 ASCII 协议和 RTU 协议进行的比较:
协议
开始标记
结束标记
校验
传输效率
程序处理
ASCII
:(冒号)
CR,LF
LRC
低
直观,简单,易调试
RTU
无
无
CRC
高
不直观,稍复杂
通过比较可以看到,ASCII 协议和 RTU 协议相比拥有开始和结束标记,因此在进行程序处
理时能更加方便,而且由于传输的都是可见的 ASCII 字符,所以进行调试时就更加的直观,
另外它的 LRC 校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的 ASCII 字符,RTU 传输的数
据每一个字节 ASCII 都要用两个字节来传输,比如 RTU 传输一个十六进制数 0xF9,ASCII
就需要传输’F’’9’的 ASCII 码 0x39 和 0x46 两个字节,这样它的传输的效率就比较低。所
以一般来说,如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用 ASCII 协议,如果所需传输的数据
量比较大,最好能使用 RTU 协议。
下面对两种协议的校验进行一下介绍。
1、LRC 校验
LRC 域是一个包含一个 8 位二进制值的字节。LRC 值由传输设备来计算并放到消息帧中,
接收设备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。
LRC 校验比较简单,它在 ASCII 协议中使用,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。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加 1 即可。下面是它
的 VC 代码:
BYTE GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//获得校验码
{
BYTE byLrc = 0;
char pBuf[4];
int nData = 0;
for(i=1; i<end; i+=2) //i 初始为 1,避开“开始标记”冒号
{
//每两个需要发送的 ASCII 码转化为一个十六进制数
pBuf [0] = pSendBuf ;
pBuf [1] = pSendBuf [i+1];
pBuf [2] = '\0';
sscanf(pBuf,"%x",& nData);
byLrc += nData;
}
byLrc = ~ byLrc;
byLrc ++;
return byLrc;
}
2
、
CRC
校验
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
备重新计算收到消息的
CRC
,并与接收到的
CRC
域中的值比较,如果两值不同,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
前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的
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
LSB
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。
CRC
添加到消息中时,低字节先加入,然后高字节。下面是它的
VC
代码:
WORD GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//
获得校验码
{
WORD wCrc = WORD(0xFFFF);
for(int i=0; i<nEnd; i++)
{
wCrc ^= WORD(BYTE(pSendBuf));
for(int j=0; j<8; j++)
{
if(wCrc & 1)
{
wCrc >>= 1;
wCrc ^= 0xA001;
}
else
{
wCrc >>= 1;
}
}
}
return wCrc;
}
对于一条
RTU
协议的命令可以简单的通过以下的步骤转化为
ASCII
协议的命令:
1
、
把命令的
CRC
校验去掉,并且计算出
LRC
校验取代。
2
、
把生成的命令串的每一个字节转化成对应的两个字节的
ASCII
码,比如
0x03
转化成
0x30,0x33
(
0
的
ASCII
码和
3
的
ASCII
码)。
3
、
在命令的开头加上起始标记
“:”
,它的
ASCII
码为
0x3A
。
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