《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > MODBUS通訊協(xié)議解析及編碼例程
MODBUS通訊協(xié)議解析及編碼例程
互聯(lián)網(wǎng)
摘要: 地址碼:地址碼為通訊傳送的第一個(gè)字節(jié),。這個(gè)字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息。并且每個(gè)從機(jī)都有具有唯一的地址碼,,并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開(kāi)始,。主機(jī)發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機(jī)地址,而從機(jī)發(fā)送的地址碼表明回送的從機(jī)地址,。
Abstract:
Key words :

ModBus通訊協(xié)議分為RTU協(xié)議和ASCII協(xié)議,,下面就ModBus RTU協(xié)議簡(jiǎn)要介紹如下:

一、通訊協(xié)議

(一),、通訊傳送方式:

   通訊傳送分為獨(dú)立的信息頭,,和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方式定義也與MODBUS RTU通訊規(guī)約相兼容:

編 碼 8位二進(jìn)制
起始位 1位
數(shù)據(jù)位 8位
奇偶校驗(yàn)位 1位(偶校驗(yàn)位)
停止位 1位
錯(cuò)誤校檢 CRC(冗余循環(huán)碼)

初始結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時(shí)間
地址碼 = 1 字節(jié)
功能碼 = 1 字節(jié)
數(shù)據(jù)區(qū) = N 字節(jié)
錯(cuò)誤校檢 = 16位CRC碼
結(jié)束結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時(shí)間

  地址碼:地址碼為通訊傳送的第一個(gè)字節(jié),。這個(gè)字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息,。并且每個(gè)從機(jī)都有具有唯一的地址碼,并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開(kāi)始,。主機(jī)發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機(jī)地址,,而從機(jī)發(fā)送的地址碼表明回送的從機(jī)地址。

  功能碼:通訊傳送的第二個(gè)字節(jié),。ModBus通訊規(guī)約定義功能號(hào)為1到127,。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機(jī)請(qǐng)求發(fā)送,,通過(guò)功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么動(dòng)作,。作為從機(jī)響應(yīng),從機(jī)發(fā)送的功能碼與從主機(jī)發(fā)送來(lái)的功能碼一樣,,并表明從機(jī)已響應(yīng)主機(jī)進(jìn)行操作,。如果從機(jī)發(fā)送的功能碼的最高位為1(比如功能碼大與此同時(shí)127),則表明從機(jī)沒(méi)有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯(cuò),。

  數(shù)據(jù)區(qū):數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同,。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實(shí)際數(shù)值、設(shè)置點(diǎn),、主機(jī)發(fā)送給從機(jī)或從機(jī)發(fā)送給主機(jī)的地址,。

   CRC碼:二字節(jié)的錯(cuò)誤檢測(cè)碼。

(二),、通訊規(guī)約:

  當(dāng)通訊命令發(fā)送至儀器時(shí),,符合相應(yīng)地址碼的設(shè)備接通訊命令,并除去地址碼,,讀取信息,,如果沒(méi)有出錯(cuò),則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù),;然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者,。返送的信息中包括地址碼,、執(zhí)行動(dòng)作的功能碼、執(zhí)行動(dòng)作后結(jié)果的數(shù)據(jù)以及錯(cuò)誤校驗(yàn)碼,。如果出錯(cuò)就不發(fā)送任何信息,。

1.信息幀結(jié)構(gòu)

地址碼 功能碼 數(shù)據(jù)區(qū) 錯(cuò)誤校驗(yàn)碼
8位 8位 N × 8位 16位

  地址碼:地址碼是信息幀的第一字節(jié)(8位),從0到255,。這個(gè)字節(jié)表明由用戶設(shè)置地址的從機(jī)將接收由主機(jī)發(fā)送來(lái)的信息,。每個(gè)從機(jī)都必須有唯一的地址碼,并且只有符合地址碼的從機(jī)才能響應(yīng)回送,。當(dāng)從機(jī)回送信息時(shí),,相當(dāng)?shù)牡刂反a表明該信息來(lái)自于何處。

   功能碼:主機(jī)發(fā)送的功能碼告訴從機(jī)執(zhí)行什么任務(wù),。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作,。

代碼 含義 操作

03 讀取數(shù)據(jù) 讀取當(dāng)前寄存器內(nèi)一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制值

06 重置單一寄存器 把設(shè)置的二進(jìn)制值寫(xiě)入單一寄存器

  數(shù)據(jù)區(qū):數(shù)據(jù)區(qū)包含需要從機(jī)執(zhí)行什么動(dòng)作或由從機(jī)采集的返送信息。這些信息可以是數(shù)值,、參考地址等等,。例如,功能碼告訴從機(jī)讀取寄存器的值,,則數(shù)據(jù)區(qū)必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長(zhǎng)度,。對(duì)于不同的從機(jī),地址和數(shù)據(jù)信息都不相同,。

  錯(cuò)誤校驗(yàn)碼:主機(jī)或從機(jī)可用校驗(yàn)碼進(jìn)行判別接收信息是否出錯(cuò)。有時(shí),,由于電子噪聲或其它一些干擾,,信息在傳輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生細(xì)微的變化,錯(cuò)誤校驗(yàn)碼保證了主機(jī)或從機(jī)對(duì)在傳送過(guò)程中出錯(cuò)的信息不起作用,。這樣增加了系統(tǒng)的安全和效率,。錯(cuò)誤校驗(yàn)采用CRC-16校驗(yàn)方法。

注:信息幀的格式都基本相同:地址碼,、功能碼,、數(shù)據(jù)區(qū)和錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。

2.錯(cuò)誤校驗(yàn)

  冗余循環(huán)碼(CRC)包含2個(gè)字節(jié),,即16位二進(jìn)制,。CRC碼由發(fā)送設(shè)備計(jì)算,放置于發(fā)送信息的尾部,。接收信息的設(shè)備再重新計(jì)算接收到信息的 CRC碼,,比較計(jì)算得到的CRC碼是否與接收到的相符,如果兩者不相符,,則表明出錯(cuò),。

  CRC碼的計(jì)算方法是,,先預(yù)置16位寄存器全為1。再逐步把每8位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理,。在進(jìn)行CRC碼計(jì)算時(shí)只用8位數(shù)據(jù)位,,起始位及停止位,如有奇偶校驗(yàn)位的話也包括奇偶校驗(yàn)位,,都不參與CRC碼計(jì)算,。

  在計(jì)算CRC碼時(shí),8位數(shù)據(jù)與寄存器的數(shù)據(jù)相異或,,得到的結(jié)果向低位移一字節(jié),,用0填補(bǔ)最高位。再檢查最低位,,如果最低位為1,,把寄存器的內(nèi)容與預(yù)置數(shù)相異或,如果最低位為0,,不進(jìn)行異或運(yùn)算,。

  這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)8次。第8次移位后,,下一個(gè)8位再與現(xiàn)在寄存器的內(nèi)容相相異或,,這個(gè)過(guò)程與以上一樣重復(fù)8次。當(dāng)所有的數(shù)據(jù)信息處理完后,,最后寄存器的內(nèi)容即為CRC碼值,。CRC碼中的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收時(shí)低字節(jié)在前,。

  計(jì)算CRC碼的步驟為:

預(yù)置16位寄存器為十六進(jìn)制FFFF(即全為1),。稱此寄存器為CRC寄存器;
把第一個(gè)8位數(shù)據(jù)與16位CRC寄存器的低位相異或,,把結(jié)果放于CRC寄存器,;
把寄存器的內(nèi)容右移一位(朝低位),用0填補(bǔ)最高位,,檢查最低位,;
如果最低位為0:重復(fù)第3步(再次移位); 如果最低位為1:CRC寄存器與多項(xiàng)式A001(1010 0000 0000 0001)進(jìn)行異或;
重復(fù)步驟3和4,,直到右移8次,,這樣整個(gè)8位數(shù)據(jù)全部進(jìn)行了處理;
重復(fù)步驟2到步驟5,,進(jìn)行下一個(gè)8位數(shù)據(jù)的處理,;
最后得到的CRC寄存器即為CRC碼。
3.功能碼03,讀取點(diǎn)和返回值:

  儀表采用Modbus RTU通訊規(guī)約,,利用通訊命令,,可以進(jìn)行讀取點(diǎn)(“保持寄存器”) 或返回值(“輸入寄存器” )的操作。保持和輸入寄存器都是16位(2字節(jié))值,,并且高位在前,。這樣用于儀表的讀取點(diǎn)和返回值都是2字節(jié)。一次最多可讀取寄存器數(shù)是60,。由于一些可編程控制器不用功能碼03,,所以功能碼03被用作讀取點(diǎn)和返回值。從機(jī)響應(yīng)的命令格式是從機(jī)地址,、功能碼,、數(shù)據(jù)區(qū)及CRC碼。數(shù)據(jù)區(qū)中的寄存器數(shù)據(jù)都是每?jī)蓚€(gè)字節(jié)高字節(jié)在前,。

4.功能碼06,,單點(diǎn)保存

  主機(jī)利用這條命令把單點(diǎn)數(shù)據(jù)保存到儀表的存儲(chǔ)器。從機(jī)也用這個(gè)功能碼向主機(jī)返送信息,。

二,、編程舉例

  下面是一個(gè)用VC編寫(xiě)的ModBus RTU通訊的例子

(一)、通訊口設(shè)置

DCB dcb;
hCom=CreateFile("COM1",
     GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
     0,
     NULL,
     OPEN_EXISTING,
     0,
     NULL);
if(hCom==INVALID_HANDLE_VALUE)
{

         MessageBox("createfile error,error");
}
BOOL error=SetupComm(hCom,1024,1024);
if(!error)
  MessageBox("setupcomm error");
error=GetCommState(hCom,&dcb);
if(!error)
  MessageBox("getcommstate,error");
dcb.BaudRate=2400;
dcb.ByteSize=8;

dcb.Parity=EVENPARITY;//NOPARITY;
dcb.StopBits=ONESTOPBIT;

error=SetCommState(hCom,&dcb);

(二),、CRC校驗(yàn)碼計(jì)算

UINT crc
void calccrc(BYTE crcbuf)
{
BYTE i;

crc=crc ^ crcbuf;
for(i=0;i<8;i++)
{
BYTE TT;
TT=crc&1;
crc=crc>>1;
crc=crc&0x7fff;
if (TT==1)
crc=crc^0xa001;
crc=crc&0xffff;
}
}

(三),、數(shù)據(jù)發(fā)送

zxaddr=11;//讀取地址為11的巡檢表數(shù)據(jù)

zxnum=10;//讀取十個(gè)通道的數(shù)據(jù)

writebuf2[0]=zxaddr;
writebuf2[1]=3;
writebuf2[2]=0;
writebuf2[3]=0;
writebuf2[4]=0;
writebuf2[5]=zxnum;
crc=0xffff;
calccrc(writebuf2[0]);
calccrc(writebuf2[1]);
calccrc(writebuf2[2]);
calccrc(writebuf2[3]);
calccrc(writebuf2[4]);
calccrc(writebuf2[5]);

writebuf2[6]=crc & 0xff;
writebuf2[7]=crc/0x100;
WriteFile(hCom,writebuf2,8,&comnum,NULL);

(四)、數(shù)據(jù)讀取

ReadFile(hCom,writebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL);//讀取zxnum個(gè)通道數(shù)據(jù)

可增加錯(cuò)誤處理程序,,如地址碼錯(cuò)誤,、CRC碼錯(cuò)誤判斷、通訊故障處理等,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),,未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。