Modbus協(xié)議講解

1、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、  校驗碼校驗碼是由前面的數(shù)據(jù)通過某種算法得出的，用以檢驗該組數(shù)據(jù)的正確性。代碼作為數(shù)據(jù)在向計算機或其它設(shè)備進行輸入時，容易產(chǎn)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(jù)這些方法設(shè)置了校驗碼。常用的校驗有：累加和校驗SUM、字節(jié)異或

2、校驗XOR、縱向冗余校驗LRC、循環(huán)冗余校驗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概念，不能混淆。Modbus協(xié)議一般運行在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Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言，實現(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)標準。

3、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)，進行集中控制。此協(xié)議定義了一個控制器能認識使用的消息結(jié)構(gòu)。Modbus協(xié)議是一種請求應(yīng)答方式的協(xié)議。三、兩種傳輸方式1、  ASCII模式ASCII：美國標準信息交換代碼特點：      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(shù)據(jù)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(chǎn)生錯誤2、  RTU模式RTU:遠程終端單元特點：

4、60;    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(shù)據(jù)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個字符時間的停頓時間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一個字節(jié)是一個

5、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(nèi)接著前個消息開始，接收的設(shè)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(jié)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(shù)據(jù)：下行報文：從機地址功能碼寄存器起始地址高字節(jié)寄存器起始地址低字節(jié)讀取寄存器個數(shù)高字節(jié)讀取寄存器個數(shù)低字節(jié)CRC校驗低CRC校驗高上行報文：從機地址功能碼返回字節(jié)個數(shù)寄存器數(shù)據(jù)CRC校驗 寫數(shù)據(jù)：下行報文：從機地址功能碼寄存器起始地址寫寄存器個數(shù)要寫的數(shù)據(jù)CRC校驗 上行報文：從機地址功能碼寄存器起始地址寫寄存器個數(shù)寫

6、入的數(shù)據(jù)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(xié)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(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。離散量輸入對應(yīng)開入（遙信），線圈狀態(tài)對應(yīng)哪開出（遙控），輸入寄存器對應(yīng)只讀的模擬量（遙測），保持寄存器對應(yīng)可讀可寫的模擬量（遙調(diào)）。從機若正常返回，則功能不變，若錯誤返回，則功能

7、碼的最高位為1，且從機會將一獨特的代碼放到回應(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)備的消息并報告給操作員。如03功能碼，錯誤返回為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04 16位字保持寄存器0306,1616位字上表中是對應(yīng)數(shù)據(jù)類型的標準功能碼，但在實際應(yīng)用中，廠家通常會根據(jù)實用性做些變通，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字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。Modbus協(xié)議中數(shù)據(jù)模型常

8、用的有兩種，帶有4個獨立塊的modbus數(shù)據(jù)模型和僅有1個塊的modbus數(shù)據(jù)模型，對于不同的數(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(shù)據(jù)，則應(yīng)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(yīng)由廠家提供的。舉例：寄存器編號屬性定義系數(shù)備注40001ROA相

9、電壓 從40048中讀取電壓系數(shù)40002ROB相電壓 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、要讀取的寄存器個數(shù)寄存器個數(shù)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(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，占一個字節(jié)，上行報文用，不同于寄存器個數(shù)。6、數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)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        

10、;  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(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 = uchCRC

11、Lo auchCRCHiuIndex ;uchCRCLo = auchCRCLouIndex ;return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo) ;設(shè)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(shù)中已經(jīng)將高低字節(jié)做了調(diào)換。五、報文實例1、讀40005、40006兩個寄存器，假設(shè)從機地址為1下行報文：01 03 00 04 00 02 85 ca從機地址功能碼寄存器起始地址讀取寄存器個數(shù)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(shù)寄存器40005數(shù)據(jù)寄存器40006數(shù)據(jù)CRC校驗01030400 0000 0021 33 2、向40005寄存器中寫入0x12，0x34，假設(shè)從機地址為1下行報文：01 06 0