MODBUS通讯协议是一种广泛应用于工业自动化领域的通信标准,尤其在PLC、传感器和仪表之间进行数据交换时。本文主要关注的是MODBUS RTU协议及其编程,RTU代表远程终端单元,是MODBUS协议的一种变体,它以二进制的形式传输数据,效率较高。
在MODBUS RTU协议中,通信过程基于独立的信息头和编码数据。信息帧结构包括以下几个部分:
1. **起始位**:1位8位二进制,标志着数据传输的开始。
2. **地址码**:1字节,用于指定接收数据的从机地址。从机地址范围为0-255,每个从机应有唯一的地址。
3. **功能码**:1字节,指示从机应执行的操作。例如,功能码03用于读取数据,功能码06用于重置单一寄存器。
4. **数据区**:根据功能码的不同,数据区可包含实际数值、设置点等信息。例如,读取寄存器操作需要提供起始地址和读取长度。
5. **错误校验码**:16位CRC(冗余循环码),用于检测传输过程中可能出现的错误。
**通讯规约**规定,当主机发送信息时,符合地址码的从机会接收并处理信息,然后返回包含执行结果的响应。如果从机执行成功,其响应中的功能码与主机发送的一致;若出现错误,从机会设置功能码的最高位为1。
**CRC校验**是MODBUS RTU协议中重要的错误检测机制。计算CRC码时,首先将16位寄存器预设为FFFF(16进制),然后逐位进行异或操作,每次处理8位数据。每处理完一个字节,寄存器内容右移一位,根据最低位决定是否需要再次异或。最后,寄存器的值即为CRC码。
MODBUS RTU协议的编程通常涉及以下步骤:
1. **初始化**:设置串口参数,如波特率、数据位、奇偶校验和停止位,确保与从机一致。
2. **构建信息帧**:根据所需功能码和数据,按照协议格式构造信息帧。
3. **计算CRC码**:应用上述CRC计算方法,生成正确的校验码并添加到信息帧末尾。
4. **发送信息**:通过串行接口将信息帧发送给从机。
5. **接收响应**:监听从机返回的响应,检查CRC码以确认数据完整性。
6. **解析数据**:从响应中提取有用信息,执行相应操作。
MODBUS协议因其简单性和广泛支持,成为工业通信的首选。理解和掌握MODBUS RTU协议及其编程是实现设备间有效通信的关键。在实际应用中,开发者需要根据具体设备的文档和功能来编写适配的MODBUS通信程序。