Modbus協議講解

1、Modbus協議講解一、基本術語1、 字 word、字節(jié)byte 、位 bit2、 word = 2 byte;3、 byte = 8 bit.4、 校驗碼校驗碼是由前面的數據通過某種算法得出的，用以檢驗該組數據的正確性。代碼作為數據在向計算機或其它設備進行輸入時，容易產生輸入錯誤，為了減少這種輸入錯誤，編碼專家發(fā)明了各種校驗檢錯方法，并依據這些方法設置了校驗碼。常用的校驗有：累加和校驗SUM、字節(jié)異或校驗XOR、縱向冗余校驗LRC、循環(huán)冗余校驗CRC5、 協議和接口協議是一種規(guī)范和約定，是一種通訊的語言，規(guī)定了通信雙方能夠識別并使用的消息結構和數據格式。接口是一種設備的物理連接，指的是在物理

2、層上的定義，像RS422/RS232/RS485以太網口等。協議和接口并不是一個概念，不能混/淆。Modbus協議一般運行在RS485物理接口上，半雙工的，是一種主從協議。二、Modbus協議概述Modbus協議是應用于電子控制器上的一種通用語言，實現控制器之間、控制器由網絡和其它設備之間的通信，支持傳統(tǒng)的RS232/RS422/RS485和最新發(fā)展的以太網設備。它已經成為一種通用工業(yè)標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業(yè)網絡，進行集中控制。此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構。Modbus協議是一種請求應答方式的協議。三、兩種傳輸方式1、 ASCII 模式ASCII：美國標準

3、信息交換代碼特點： 消息中每個8bit 都作為兩個ASCII 字符發(fā)送1 個起始位、7 個數據位、1 個奇偶校驗位和1 個停止位（或者兩個停止位） 錯誤檢測域是LRC檢驗 字符發(fā)送的時間間隔可達到1 秒而不會產生錯誤2、RTU模式RTU:遠程終端單元特點： 消息中每個8bit 字節(jié)包含兩個4bit 的十六進制字符，因此，在波特率相同的情況下，傳輸效率比ascii 傳輸方式大 1 個起始位、8 個數據位、1 個奇偶校驗位和1 個停止位（或者兩個停止位） 錯誤檢測域是CRC檢驗 消息發(fā)送至少要以3.5 個字符時間的停頓間隔開始。整個消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 個字符

4、時間的停頓時間，接收設備將刷新不完整的消息并假定下一個字節(jié)是一個新消息的地址域。同樣地，如果一個新消息在小于3.5 個字符時間內接著前個消息開始，接收的設備將認為它是前一消息的延續(xù)。1.53.5 個字符間隔就算接收異常，只有超過3.5 個字符間隔才認為幀結束。目前常用的是RTU傳輸方式，因為下面的將以RTU傳輸方式為例.四、報文格式讀數據：下行報文：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校碼地址高字節(jié)地址低字節(jié)個數高字節(jié)個數低字節(jié)驗低驗高上行報文：功能碼 返回字節(jié)個數寄存器數據CRC校驗寫數據：下行報文：功能碼寄 存器起始地址寫寄存器個數要 寫的數據CRC校驗上行報文：功能

5、碼寄 存器起始地址寫寄存器個數寫 入的數據CRC校驗1、 從機地址范圍：1247,0 為廣播地址，占一個字節(jié)。理論上Modbus協議可以接247 個從機，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 個從機。2、功能碼，1255，占一個字節(jié)，有些代碼適用于所有的控制器，有些事應用于某種控制器，還有些保留以備后用。電力系統(tǒng)中modbus協議的數據主要分為四類：離散量輸入、線圈狀態(tài)、輸入寄存器、保持寄存器。離散量輸入對應開入（遙信），線圈狀態(tài)對應哪開出（遙控），輸入寄存器對應只讀的模擬量（遙測），保持寄存器對應可讀可寫的模擬量（遙調）。從機若正常返回，則功能不變，若

6、錯誤返回，則功能碼的最高位為1，且從機會將一獨特的代碼放到回應消息的數據域中，以便于告訴主設備發(fā)生了什么錯誤。主設備應用程序得到異議的回應后，典型的處理過程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設備的消息并報告給操作員。如03 功能碼，錯誤返回為83。數據類型讀功能碼寫功能碼對象類型離散量輸入02單個位線圈狀態(tài)0105,15單個位輸入寄存器0416位字保持寄存器0306,1616位字上表中是對應數據類型的標準功能碼，但在實際應用中，廠家通常會根據實用性做些變通，但并不影響數據的讀寫。3、寄存器起始地址寄存器起始地址占兩個字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。Modbus協議中數據模型常用的有兩種，帶有4個獨立塊的

7、modbus數據模型和僅有1 個塊的modbus數據模型，對于不同的數據模型參數地址的編制不同。一般采用1 個塊的modbus數據模型，如下數據類型參數地址, 寄存器編號離散量輸入000010FFFF線圈狀態(tài)100011FFFF輸入寄存器300013FFFF保持寄存器400014FFFFModbus協議中寄存器地址從1 開始，而實際存儲中地址從0開始。假如要讀取寄存器編號為40005（ 4 為塊編號，5 為 modbus中寄存器地址）的寄存器的數據，則應把00 04 放入報文的地址域。寄存器定義，又名碼表或者信息點表，應由廠家提供的。舉例：寄存器編號屬性定義系數備注40001ROA相電壓從 4

8、0048中讀40002ROB 相電壓取電壓系數如要讀 A相電壓，則應將0x00 0x00 放入寄存器起始地址域中。4、要讀取的寄存器個數寄存器個數占兩個字節(jié)，同樣是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，下行報文使用。5 、數據的字節(jié)數數據的字節(jié)數，占一個字節(jié)，上行報文用，不同于寄存器個數。6、數據域數據域占n 個字節(jié)，也是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后7 、 CRC校驗CRC校驗占兩個字節(jié)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后CRC常用函數如下：unsigned char *puchMsg ;unsigned short usDataLen ; unsigned int CRC16(unsigned char puchMsg,

9、unsigned int usDataLen) unsigned char uchCRCHi = 0xFF ;unsigned char uchCRCLo = 0xFF ;unsigned uIndex ;while (usDataLen-)uIndex = uchCRCHi *puchMsgg+ ;uchCRCHi = uchCRCLo auchCRCHiuIndex ;uchCRCLo = auchCRCLouIndex ;return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo) ;設返回值為crc ，則將 crc>>8 和 crc&0xff 依次放入報文中。這里將高字節(jié)先入，是因為在crc 校驗函數中已經將高低字節(jié)做了調換。五、報文實例1、讀40005、 40006 兩個寄存器，假設從機地址為1下行報文：01 03 00 04 00 02 85 ca功能碼 寄存器起始地址讀取寄存器個數CRC校驗010300 0400 0285 ca上行報文：01 03 04 00 00 00 00 21 33從機地址功能碼返回字節(jié)個數寄存器40005 數據寄存器40006數據CRC校驗01030400 0000 0021 332、向40005寄存器中寫入0x12， 0x34，假設從機地址為1下行報文：01 06 00 04 00