關(guān)于51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)modbus協(xié)議

1、關(guān)于51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)modbus協(xié)議你找一個(gè)MODBUS的協(xié)議詳細(xì)資料好好看看，就是一種通訊約定，你按照它規(guī)定的格式通訊就可以了協(xié)議發(fā)送給詢問方。Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識(shí)和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。標(biāo)準(zhǔn)的Modicon控制器使用RS232C實(shí)現(xiàn)串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和就答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式，Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請(qǐng)求；Master端也可以

2、直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。Modbus協(xié)議需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，串行協(xié)議中除有奇偶校驗(yàn)外，ASCII模式采用LRC校驗(yàn)，RTU模式采用16位CRC校驗(yàn)，但TCP模式?jīng)]有額外規(guī)定校驗(yàn)，因?yàn)門CP協(xié)議是一個(gè)面向連接的可靠協(xié)議。另外，Modbus采用主從方式定時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，在實(shí)際使用中如果某Slave站點(diǎn)斷開后（如故障或關(guān)機(jī)），Master端可以診斷出來，而當(dāng)故障修復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)又可自動(dòng)接通。因此，Modbus協(xié)議的可靠性較好。下面我來簡(jiǎn)單的給大家介紹一下，對(duì)于Modbus的ASCII、RTU和TCP協(xié)議來說，其中TCP和RTU協(xié)議非常類似，我們只要把RTU協(xié)議的兩個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)碼去掉，

3、然后在RTU協(xié)議的開始加上5個(gè)0和一個(gè)6并通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送出去即可。所以在這里我僅介紹一下Modbus的ASCII和RTU協(xié)議。下表是ASCII協(xié)議和RTU協(xié)議進(jìn)行的比較：協(xié)議開始標(biāo)記結(jié)束標(biāo)記校驗(yàn)傳輸效率程序處理ASCII:（冒號(hào)）CR,LFLRC低直觀，簡(jiǎn)單，易調(diào)試RTU無無CRC高不直觀，稍復(fù)雜通過比較可以看到，ASCII協(xié)議和RTU協(xié)議相比擁有開始和結(jié)束標(biāo)記，因此在進(jìn)行程序處理時(shí)能更加方便，而且由于傳輸?shù)亩际强梢姷腁SCII字符，所以進(jìn)行調(diào)試時(shí)就更加的直觀，另外它的LRC校驗(yàn)也比較容易。但是因?yàn)樗鼈鬏數(shù)亩际强梢姷腁SCII字符，RTU傳輸?shù)臄?shù)據(jù)每一個(gè)字節(jié)ASCII都要用兩個(gè)字

4、節(jié)來傳輸，比如RTU傳輸一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)0xF9,ASCII就需要傳輸F'的ASCII碼0x39和0x46兩個(gè)字節(jié)，這樣它的傳輸?shù)男示捅容^低。所以一般來說，如果所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小可以考慮使用ASCII協(xié)議，如果所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較大，最好能使用RTU協(xié)議。下面對(duì)兩種協(xié)議的校驗(yàn)進(jìn)行一下介紹。1、LRC校驗(yàn)LRC域是一個(gè)包含一個(gè)8位二進(jìn)制值的字節(jié)。LRC值由傳輸設(shè)備來計(jì)算并放到消息幀中，接收設(shè)備在接收消息的過程中計(jì)算LRC,并將它和接收到消息中LRC域中的值比較，如果兩值不等，說明有錯(cuò)誤。LRC校驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，它在ASCII協(xié)議中使用，檢測(cè)了消息域中除開始的冒號(hào)及結(jié)束的回車換行號(hào)外的內(nèi)容

5、。它僅僅是把每一個(gè)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按字節(jié)疊加后取反加1即可。下面是它的VC代碼：BYTEGetCheckCode(constchar*pSendBuf,intnEnd)/獲得校驗(yàn)碼BYTEbyLrc=0;charpBuf4;intnData=0;for(i=1;i<end;i+=2)/i初始為1,避開開始標(biāo)記”冒號(hào)每?jī)蓚€(gè)需要發(fā)送的ASCII碼轉(zhuǎn)化為一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)pBuf0=pSendBufi;pBuf1=pSendBufi+1;pBuf2='0'sscanf(pBuf,"%x",&nData);byLrc+=nData;byLrc=byLrc;b

6、yLrc+;returnbyLrc;2、CRC校驗(yàn)CRC域是兩個(gè)字節(jié)，包含一16位的二進(jìn)制值。它由傳輸設(shè)備計(jì)算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計(jì)算收到消息的CRC,并與接收到的CRC域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。CRC是先調(diào)入一值是全“1的16位寄存器，然后調(diào)用一過程將消息中連續(xù)的8位字節(jié)各當(dāng)前寄存器中的值進(jìn)行處理。僅每個(gè)字符中的8Bit數(shù)據(jù)對(duì)CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校驗(yàn)位均無效。CRC產(chǎn)生過程中，每個(gè)8位字符都單獨(dú)和寄存器內(nèi)容相或(OR),結(jié)果向最低有效位方向移動(dòng)，最高有效位以0填充。LSB被提取出來檢測(cè)，如果LSB為1,寄存器單獨(dú)和預(yù)置的值或一下，如果LSB為0,則不進(jìn)行。整個(gè)

7、過程要重復(fù)8次。在最后一位(第8位)完成后，下一個(gè)8位字節(jié)又單獨(dú)和寄存器的當(dāng)前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)都執(zhí)行之后的CRC值。CRC添加到消息中時(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。下面是它的VC代碼：WORDGetCheckCode(constchar*pSendBuf,intnEnd)/獲得校驗(yàn)碼WORDwCrc=WORD(0xFFFF);for(inti=0;i<nEnd;i+)wCrcA=WORD(BYTE(pSendBufi);for(intj=0;j<8;j+)if(wCrc&1)wCrc>>=1;wCrca=0xA001;elsewCrc

8、>>=1;returnwCrc;對(duì)于一條RTU協(xié)議的命令可以簡(jiǎn)單的通過以下的步驟轉(zhuǎn)化為ASCII協(xié)議的命令：1、把命令的CRC校驗(yàn)去掉，并且計(jì)算出LRC校驗(yàn)取代。2、把生成的命令串的每一個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的兩個(gè)字節(jié)的ASCII碼，比如0x03轉(zhuǎn)化成0x30,0x33（0的ASCII碼和3的ASCII碼）。3、在命令的開頭加上起始標(biāo)記“：”它的ASCII碼為0x3A。4、在命令的尾部加上結(jié)束標(biāo)記CR,LF（0xD,0xA），此處的CR,LF表示回車和換行的ASCII碼。所以以下我們僅介紹RTU協(xié)議即可，對(duì)應(yīng)的ASCII協(xié)議可以使用以上的步驟來生成。下表是Modbus支持的功能碼:功能碼

9、名稱01讀取線圈狀態(tài)02 讀取輸入狀態(tài)03 讀取保持寄存器04 讀取輸入寄存器作用取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF）在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值在一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值05060708強(qiáng)置單線圈強(qiáng)置一個(gè)邏輯線圈的通斷狀態(tài)預(yù)置單寄存器把具體二進(jìn)值裝入一個(gè)保持寄存器讀取異常狀態(tài)取得8個(gè)內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)，這8個(gè)線圈的地址由控制器決定回送診斷校驗(yàn)把診斷校驗(yàn)報(bào)文送從機(jī)，以對(duì)通信處理進(jìn)行評(píng)鑒09編程（只用于484）使主機(jī)模擬編程器作用，修改PC從機(jī)邏輯10控詢（只用于484）可使主機(jī)與一臺(tái)正在執(zhí)行長(zhǎng)程序任務(wù)從機(jī)通信，探詢?cè)?/p>

10、從機(jī)是否已完成其操作任務(wù)，僅在含有功能碼9的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送11讀取事件計(jì)數(shù)可使主機(jī)發(fā)出單詢問，并隨即判定操作是否成功，尤其是該命令或其他應(yīng)答產(chǎn)生通信錯(cuò)誤時(shí)12 讀取通信事件記錄可是主機(jī)檢索每臺(tái)從機(jī)的Modbus事務(wù)處理通信事件記錄。如果某項(xiàng)事務(wù)處理完成，記錄會(huì)給出有關(guān)錯(cuò)誤13 編程（184/384484584）可使主機(jī)模擬編程器功能修改PC從機(jī)邏輯14 探詢（184/384484584）可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控詢?cè)搹臋C(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功能13的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送15 強(qiáng)置多線圈強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷16 預(yù)置多寄存器把具體的二進(jìn)制值裝入一

11、串連續(xù)的保持寄存器17 報(bào)告從機(jī)標(biāo)識(shí)可使主機(jī)判斷編址從機(jī)的類型及該從機(jī)運(yùn)行指示燈的狀態(tài)18 （884和MICRO84）可使主機(jī)模擬編程功能，修改PC狀態(tài)邏輯19 重置通信鏈路發(fā)生非可修改錯(cuò)誤后，是從機(jī)復(fù)位于已知狀態(tài)，可重置順序字節(jié)20 讀取通用參數(shù)（584L）顯示擴(kuò)展存儲(chǔ)器文件中的數(shù)據(jù)信息21 寫入通用參數(shù)（584L）把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲(chǔ)文件，或修改之2264保留作擴(kuò)展功能備用6572保留以備用戶功能所用留作用戶功能的擴(kuò)展編碼73119非法功能120127保留留作內(nèi)部作用128255保留用于異常應(yīng)答在這些功能碼中較長(zhǎng)使用的是1、2、3、4、5、6號(hào)功能碼，使用它們即可實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的數(shù)字量和模

12、擬量的讀寫操作。1、讀可讀寫數(shù)字量寄存器（線圈狀態(tài)）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：設(shè)備地址命令號(hào)01起始寄存器地址高8位低8位讀取的寄存器數(shù)高8位低8位CRC校驗(yàn)白低8位CRC校驗(yàn)的高8位例：110100130025CRC低CRC高意義如下：<1>設(shè)備地址：在一個(gè)485總線上可以掛接多個(gè)設(shè)備，此處的設(shè)備地址表示想和哪一個(gè)設(shè)備通訊。例子中為想和17號(hào)（十進(jìn)制的17是十六進(jìn)制的11）通訊。<2>命令號(hào)01:讀取數(shù)字量的命令號(hào)固定為01。<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的開關(guān)量的起始地址（起始地址為0）。比如例子中的起始地址為19。<4>寄存器數(shù)高8位、低

13、8位：表示從起始地址開始讀多少個(gè)開關(guān)量。例子中為37個(gè)開關(guān)量。< 5>CRC校驗(yàn)：是從開頭一直校驗(yàn)到此之前。在此協(xié)議的最后再作介紹。此處需要注意，CRC校驗(yàn)在命令中的高低字節(jié)的順序和其他的相反。設(shè)備響應(yīng)：設(shè)備地址命令號(hào)01返回的字節(jié)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)nCRC校驗(yàn)的低8位CRC校驗(yàn)的高8位例：110105CD6BB20E1BCRC低CRC高意義如下：< 1>設(shè)備地址和命令號(hào)和上面的相同。< 2>返回的字節(jié)個(gè)數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個(gè)數(shù)，也就是數(shù)據(jù)1,2n中的n的值。<3>數(shù)據(jù)1n:由于每一個(gè)數(shù)據(jù)是一個(gè)8位的數(shù)，所以每一個(gè)數(shù)據(jù)表示8個(gè)開關(guān)量的值，每一位

14、為0表示對(duì)應(yīng)的開關(guān)斷開，為1表示閉合。比如例子中，表示20號(hào)（索引號(hào)為19）開關(guān)閉合，21號(hào)斷開，22閉合，23閉合，24斷開，25斷開，26閉合，27閉合如果詢問的開關(guān)量不是8的整倍數(shù)，那么最后一個(gè)字節(jié)的高位部分無意義，置為0。<4>CRC校驗(yàn)同上。2、讀只可讀數(shù)字量寄存器（輸入狀態(tài)）：和讀取線圈狀態(tài)類似，只是第二個(gè)字節(jié)的命令號(hào)不再是1而是2。3、寫數(shù)字量（線圈狀態(tài)）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：設(shè)備地址命令號(hào)05需下置的寄存器地址高8位低8位下置的數(shù)據(jù)高8位低8位CRC校驗(yàn)白低8位CRC校驗(yàn)的高8位例：110500ACFF00CRC低CRC高意義如下:<1>設(shè)備地址和上面的相同

15、。<2>命令號(hào)：寫數(shù)字量的命令號(hào)固定為05。<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的開關(guān)的地址。<4>下置的數(shù)據(jù)高8位，低8位：表明需要下置的開關(guān)量的狀態(tài)。例子中為把該開關(guān)閉合。注意，此處只可以是FF00表示閉合0000表示斷開，其他數(shù)值非法。<5>注意此命令一條只能下置一個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)。設(shè)備響應(yīng)：如果成功把計(jì)算機(jī)發(fā)送的命令原樣返回，否則不響應(yīng)。4、讀可讀寫模擬量寄存器（保持寄存器）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：設(shè)備地址命令號(hào)03起始寄存器地址高8位低8位讀取的寄存器數(shù)高8位低8位CRC校驗(yàn)白低8位CRC校驗(yàn)的高8位例：1103006B000

16、3CRC低CRC高意義如下：<1>設(shè)備地址和上面的相同。<2>命令號(hào)：讀模擬量的命令號(hào)固定為03。<3>起始地址高8位、低8位：表示想讀取的模擬量的起始地址（起始地址為0）。比如例子中的起始地址為107。<4>寄存器數(shù)高8位、低8位：表示從起始地址開始讀多少個(gè)模擬量。例子中為3個(gè)模擬量。注意，在返回的信息中一個(gè)模擬量需要返回兩個(gè)字節(jié)。設(shè)備響應(yīng)：設(shè)備地址命令號(hào)03返回的字節(jié)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)nCRC校驗(yàn)的低8位CRC校驗(yàn)的高8位例：110306022B00000064CRC低CRC高意義如下：<1>設(shè)備地址和命令號(hào)和上面的相同。<2>返回的字節(jié)個(gè)數(shù)：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)個(gè)數(shù)，也就是數(shù)據(jù)1,2n中的n的值。例子中返回了3個(gè)模擬量的數(shù)據(jù)，因?yàn)橐粋€(gè)模擬量需要2個(gè)字節(jié)所以共6個(gè)字節(jié)。<3>數(shù)據(jù)1.n:其中數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2分別是第1個(gè)模擬量的高8位和低8位，數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)4是第2個(gè)模擬量的高8位和低8位，以此類推。例子中返回的值分別是555,0,100。<4>CRC校驗(yàn)同上。5、讀只可讀模擬量寄存器（輸入寄存器）：和讀取保存寄存器類似，只是第二個(gè)字節(jié)的命令號(hào)不再是2而是4。6、寫單個(gè)模擬量寄存器（保持寄存器）：計(jì)算機(jī)發(fā)送命令：設(shè)備地址命令號(hào)06需下置的寄存