MODBUS通讯协议及编程

MODBUS通讯协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议，主要目的是实现不同设备之间的数据交换。它分为两种主要的传输模式：RTU（Remote Terminal Unit）和ASCII（American Standard Code for Information Interchange）协议。本文主要讨论的是RTU协议，因为它是许多仪表和设备，如CH2000智能电力监测仪、CH2000M电力参数采集模块等，常用的通信方式。 在MODBUS RTU协议中，通信传送方式非常关键。每个信息帧由以下几个部分组成： 1. **起始位**：1位8位二进制的0。 2. **数据位**：8位，用于传输实际的指令或数据。 3. **奇偶校验位**：1位，通常使用偶校验，确保数据位中1的数量为偶数，以检测数据传输错误。 4. **停止位**：1位，用于标记信息帧的结束。 5. **错误校验**：使用CRC（Cyclic Redundancy Check）16位冗余循环码，用于检测数据在传输过程中的错误。 信息帧的结构如下： - **地址码**：1字节，标识接收信息的从机地址，范围从0到255，每个从机必须有唯一地址。 - **功能码**：1字节，指示从机需要执行的操作。例如，功能码03用于读取数据，06用于重置单一寄存器。 - **数据区**：N字节，根据功能码的不同，包含具体的操作数据，如寄存器地址和读/写长度。 - **CRC校验码**：16位，用于验证信息帧的完整性和准确性。 当主机发送信息帧时，符合地址码的从机会接收并处理信息，执行对应的功能码所指示的任务。如果执行成功，从机会返回包含相同地址码、功能码、执行结果数据和新的CRC校验码的信息帧。如果出现错误，从机不会发送任何响应。 CRC校验的计算过程如下： - 初始化CRC寄存器为十六进制FFFF（全1）。 - 将每个8位数据与CRC寄存器的低位进行异或操作。 - 将寄存器内容右移一位，用0填充高位，检查最低位。 - 如果最低位为0，重复第三步；如果最低位为1，对CRC寄存器执行异或操作。 - 这个过程持续8次，然后处理下一个8位数据，直至所有数据处理完毕，最终CRC寄存器的值就是CRC校验码。 通过这样的通信协议，MODBUS RTU允许不同设备之间高效、可靠地交换数据，使得自动化系统中的数据采集和控制更加便捷。在编程时，开发者需要熟悉这些协议规则，以便正确构建和解析信息帧，实现设备间的有效通信。