Modbus協(xié)議講解

1、精品文檔Modbus 協(xié)議講解一、基本術(shù)語1、字 word 、字節(jié) byte 、位 bit1 word = 2 byte;1 byte = 8 bit.2、校驗(yàn)碼校驗(yàn)碼是由前面的數(shù)據(jù)通過某種算法得出的，用以檢驗(yàn)該組數(shù)據(jù)的正確性。代碼作為數(shù)據(jù)在向計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行輸入時(shí)，容易產(chǎn)生輸入錯(cuò)誤，為了減少這種輸入錯(cuò)誤，編碼專家發(fā)明了各種校驗(yàn)檢錯(cuò)方法，并依據(jù)這些方法設(shè)置了校驗(yàn)碼。常用的校驗(yàn)有：累加和校驗(yàn) SUM 、字節(jié)異或校驗(yàn) XOR 、縱向冗余校驗(yàn) LRC 、循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC3、協(xié)議和接口協(xié)議是一種規(guī)范和約定，是一種通訊的語言，規(guī)定了通信雙方能夠識(shí)別并使用的消息結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式。接口是一種設(shè)備的物理

2、連接，指的是在物理層上的定義，像 RS422/RS232/RS485/ 以太網(wǎng)口等。協(xié)議和接口并不是一個(gè)概念，不能混淆。Modbus協(xié)議一般運(yùn)行在RS485 物理接口上，半雙工的，是一種主從協(xié)議。二、 Modbus協(xié)議概述.精品文檔Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，實(shí)現(xiàn)控制器之間、控制器由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間的通信，支持傳統(tǒng)的RS232/RS422/RS485和最新發(fā)展的以太網(wǎng)設(shè)備。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中控制。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)。Modbus協(xié)議是一種請(qǐng)求應(yīng)答方式的協(xié)議。三、兩種傳輸方式1、A

3、SCII 模式ASCII ：美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼特點(diǎn)：消息中每個(gè)8bit 都作為兩個(gè)ASCII 字符發(fā)送 1 個(gè)起始位、 7 個(gè)數(shù)據(jù)位、 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位和 1 個(gè)停止位（或者兩個(gè)停止位） 錯(cuò)誤檢測(cè)域是 LRC 檢驗(yàn) 字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1 秒而不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤2、RTU 模式RTU: 遠(yuǎn)程終端單元特點(diǎn)：消息中每個(gè) 8bit 字節(jié)包含兩個(gè) 4bit 的十六進(jìn)制字符，因此，在波特率相同的情況下，傳輸效率比 ascii 傳輸方式大1 個(gè)起始位、 8 個(gè)數(shù)據(jù)位、 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位和1 個(gè)停止位（或者兩個(gè)停止位）.精品文檔錯(cuò)誤檢測(cè)域是CRC 檢驗(yàn)消息發(fā)送至少要以3.5 個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始。整個(gè)消

4、息幀必須作為一連續(xù)的流傳輸。如果在幀完成之前有超過1.5 個(gè)字符時(shí)間的停頓時(shí)間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一個(gè)字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小于3.5 個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。1.53.5 個(gè)字符間隔就算接收異常，只有超過3.5 個(gè)字符間隔才認(rèn)為幀結(jié)束。目前常用的是RTU 傳輸方式，因?yàn)橄旅娴膶⒁訰TU 傳輸方式為例 .四、報(bào)文格式讀數(shù)據(jù)：下行報(bào)文：從機(jī)功能寄存器起始寄存器起始讀取寄存器讀取寄存器CRC 校CRC 校地址碼地址高字節(jié)地址低字節(jié)個(gè)數(shù)高字節(jié)個(gè)數(shù)低字節(jié)驗(yàn)低驗(yàn)高上行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼返回字節(jié)個(gè)數(shù)寄存器數(shù)據(jù)CRC 校

5、驗(yàn)寫數(shù)據(jù)：下行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址寫寄存器個(gè)數(shù)要寫的數(shù)據(jù)CRC 校驗(yàn)上行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址寫寄存器個(gè)數(shù)寫入的數(shù)據(jù)CRC 校驗(yàn).精品文檔1、從機(jī)地址范圍：1247,0 為廣播地址，占一個(gè)字節(jié)。理論上 Modbus 協(xié)議可以接 247 個(gè)從機(jī)， 但若用于 485 接口上則由于485 接口的限制，在沒有中繼情況下，最多可以接32 個(gè)從機(jī)。2、功能碼， 1255 ，占一個(gè)字節(jié)，有些代碼適用于所有的控制器，有些事應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。電力系統(tǒng)中 modbus 協(xié)議的數(shù)據(jù)主要分為四類：離散量輸入、線圈狀態(tài)、輸入寄存器、保持寄存器。離散量輸入對(duì)應(yīng)開入（遙信），線

6、圈狀態(tài)對(duì)應(yīng)哪開出（遙控），輸入寄存器對(duì)應(yīng)只讀的模擬量（遙測(cè)），保持寄存器對(duì)應(yīng)可讀可寫的模擬量（遙調(diào)）。從機(jī)若正常返回，則功能不變，若錯(cuò)誤返回，則功能碼的最高位為1，且從機(jī)會(huì)將一獨(dú)特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，以便于告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯(cuò)誤。主設(shè)備應(yīng)用程序得到異議的回應(yīng)后，典型的處理過程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報(bào)告給操作員。如03 功能碼，錯(cuò)誤返回為83 。電力系統(tǒng)中常用功能碼表數(shù)據(jù)類型讀功能碼寫功能碼對(duì)象類型離散量輸入02單個(gè)位線圈狀態(tài)0105,15單個(gè)位輸入寄存器0416 位字保持寄存器0306,1616 位字上表中是對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類型的標(biāo)準(zhǔn)功能碼，但在實(shí)際應(yīng)用中，廠家通常會(huì)根據(jù)實(shí)

7、用性做些變通，但并不影響數(shù)據(jù)的讀寫。3、寄存器起始地址寄存器起始地址占兩個(gè)字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。.精品文檔Modbus協(xié)議中數(shù)據(jù)模型常用的有兩種，帶有4 個(gè)獨(dú)立塊的modbus數(shù)據(jù)模型和僅有 1 個(gè)塊的 modbus 數(shù)據(jù)模型， 對(duì)于不同的數(shù)據(jù)模型參數(shù)地址的編制不同。一般采用1 個(gè)塊的 modbus 數(shù)據(jù)模型，如下數(shù)據(jù)類型參數(shù)地址 ,寄存器編號(hào)離散量輸入000010FFFF線圈狀態(tài)100011FFFF輸入寄存器300013FFFF保持寄存器400014FFFFModbus協(xié)議中寄存器地址從1 開始，而實(shí)際存儲(chǔ)中地址從0 開始。假如要讀取寄存器編號(hào)為 40005 （ 4 為塊編號(hào)， 5

8、為 modbus 中寄存器地址）的寄存器的數(shù)據(jù)，則應(yīng)把 00 04 放入報(bào)文的地址域。寄存器定義，又名碼表或者信息點(diǎn)表，應(yīng)由廠家提供的。舉例：寄存器編號(hào)屬性定義系數(shù)備注40001ROA 相電壓從 40048 中讀取40002ROB 相電壓電壓系數(shù)如要讀 A 相電壓，則應(yīng)將0x00 0x00放入寄存器起始地址域中。4、要讀取的寄存器個(gè)數(shù)寄存器個(gè)數(shù)占兩個(gè)字節(jié)，同樣是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，下行報(bào)文使用。5、數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，占一個(gè)字節(jié)，上行報(bào)文用，不同于寄存器個(gè)數(shù)。6、數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)域占 n 個(gè)字節(jié)，也是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后7、 CRC 校驗(yàn).精品文檔CRC 校驗(yàn)占兩個(gè)字節(jié)，低字節(jié)在前，高字

9、節(jié)在后CRC常用函數(shù)如下：unsigned char *puchMsg ;unsigned short usDataLen ;unsigned int CRC16(unsigned char puchMsg, unsigned int usDataLen)unsigned char uchCRCHi = 0xFF ;unsigned char uchCRCLo = 0xFF ;unsigned uIndex ;while (usDataLen-)uIndex = uchCRCHi *puchMsgg+ ;uchCRCHi = uchCRCLo auchCRCHiuIndex ;uchCRCLo

10、 = auchCRCLouIndex ;return (uchCRCHi 8 和 crc&0xff 依次放入報(bào)文中。這里將高字節(jié)先入，是因?yàn)樵赾rc 校驗(yàn)函數(shù)中已經(jīng)將高低字節(jié)做了調(diào)換。.精品文檔五、報(bào)文實(shí)例1、讀 40005 、40006 兩個(gè)寄存器，假設(shè)從機(jī)地址為1下行報(bào)文： 01 03 00 04 00 02 85 ca從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址讀取寄存器個(gè)數(shù)CRC 校驗(yàn)010300 0400 0285 ca上行報(bào)文： 01 03 04 00 00 00 00 21 33從機(jī)地址功能碼返回字節(jié)個(gè)數(shù)寄存器 40005數(shù)據(jù)寄存器 40006數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)01030400 0000 0021332、向 40005 寄存器中寫入0x12 ， 0x34 ，假設(shè)從機(jī)地址為1下行報(bào)文： 01 06 00 04 00 01