利用Modbus协议实现无线通信

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1、利用Modbus协议实现无线通信ModbusProtocolApplyonRemoteradioCommunication许文辉周宇航Xu,WenhuiZhou,YuHang摘要：本文介绍了Modbus的控制网络及协议特点，着重分析ModbusACSII模式的消息帧组成、校验码的计算及主要的功能。并对利用Modbus协议实现远程无线通信的有关要点作了说明。关键词：Modbus网络；Modbus协议；LRC校验码；无线数传modem；半双工；中图分类号：TP311文献标识码：BAbstract:ThispaperintroducesthefeaturesofModbu

2、scontrolnetworkandprotocol.Emphasizeanalysesmessagesframe,errorcheckoutmethodandthemainfunctionofModbusASCII.GivesomeadviceofusedModbusProtocoltobuildtheremoteradiocommunication.Keywords:Modbuscontrolnetwork,ModbusProtocol,LRCerrorchecking,radiotransmissionmodem,halfduplex1引言利用数传无线电台进行

3、远程通信可以通过多种编程方法来实现。但是如果在通信可靠性、兼容性和组网的灵活性方面有要求，那么就不是一般通信程序能实现的。最好是能利用一个现成的、应用最广泛的、可靠性较高的、通信效率较好的、实现较容易的、经过充分实践证明的通用通信协议来完成。Modbus协议正是完全符合上述要求的诸多通信协议中的一种。Modbus协议是由美国可编程控制器制造商莫迪康（ModiconInc.）公司出品的一种应用于工业通信和分布式控制系统的协议。现已被众多的硬件厂商所支持，已经成为一通用工业标准。通过此协议，控制器之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。由于Modbus

4、协议完全公开、实现简单、硬件要求低、可靠性好等特点，已成为构建低速网络（数据采集、仪表等）通信的最佳选择。2Modbus协议2.1协议简介Modbus协议通信使用主—从技术，即仅有一台设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应回应。图1是Modbus协议的询问应答环路。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备：可编程控制器。第5页/共5页设备地址功能代码数据校验码主设备查询消息设备地址功能代码数据从设备回应消息图1主从查询——回应周期表校验码主设备发送的一个含有指定编址的请求报文到通讯线路上；从设备则从通讯线路上检测报

5、文是否含有自身编址。如果报文编址与自身编址相同则接收此报文进行处理。从机报文处理的过程是，如果报文正确，则按报文要求执行任务，然后再将正确的回应报文返回给发送者；否则只返回一个错误信息报文给发送者。Modbus协议上允许1台主机和至多247台从机。只有主机才能启动事务处理程序。事务处理可以是应答式（只对一台从机寻址），亦可是广播式（无应答，对所有从机寻址）。事务处理程序由询问和应答帧组成，或由一个广播帧组成。Modbus协议提供两种传输模式供用户选择。一种模式是ASCII（美国标准信息交换代码），另一种模式是RTU（远程终端设备）。这两种模式从实现通信的功能上看是完

6、全一样的。ASCII模式主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误，较为适用于长距离、低速率的通信应用（如无线电台通信等）。RTU模式则较为适用于短距离、高速率的通信应用。在控制系统中应用较多。由于本文主要是利用Modbus协议的ASCII模式来实现无线通信。因此着重介绍Modbus协议的ASCII模式。2.2ASCII模式格式使用ASCII模式，消息以冒号（:）字符（ASCII码3AH）开始，以回车换行符结束（ASCII码0DH,0AH）。其它域可以使用的传输字符是十六进制的0...9,A...F。网络上的设备不断侦测“:”字符，当有一个冒号接收到时，每个

7、设备都解码下个域（地址域）来判断是否发给自己的。一个典型消息帧如下所示：起始位设备地址功能代码数据LRC校验结束符1个字符2个字符2个字符n个字符2个字符2个字符图2ASCII消息帧起始位字段表示一帧报文的开始。地址码字段表示接收主机报文的从机地址。用户必须设置每台从机的地址。功能码字段通知从站应执行何种功能。第5页/共5页数据字段含有从机执行某项具体功能的信息，或含有从机应答询问的信息，这些信息可以是数值、地址参数或范围。校验码字段是用来检查通讯报文有无错误。2.3LRC校验ASCII模式采用LRC方法进行错误校验。具体为：A、LRC域检测了消息域中除开始的冒