ModbusRTU通信协议在MCF51QE128上的实现

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1、ModbusRTU通信协议在MCF51QE128上的实现无锡机电高等职业技术学校毛新刚引言工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络集约制造时代。工业控制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus就是工业控制器的网络协议中的一•利Modbus协议是应用于电了控制器上的一种通信规约。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信。它已经成为主流的工业标准之一。不同厂商生产的控制设备通过Modbus协议可以连成工业网络，进行集中监控。Modbus通信协议1通信传送方式每一个数据字节包括：每个字节的位、1个起始位、8个数据

2、位、最小的有效位先发送、1个奇偶校验位（无校验则无）、1个停止位（有校验时）、2个停止位（无校验时）。在RTU模式下每个字节的格式（libit）如下：编码系统：8位二进制字节组成：lbit起始位、8bit数据位，最低位最先发送、lbit奇偶校验位、lbit停止位（或者没奇徜校验位，就发送一个附加的停止位）。2数据帧结构地址码：地址码为通信传送的第一字节。这字节表叨由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。并且每个从机都有唯-•的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明冋送的从机地址。功能码：通信

3、传送的第二字节。ModBus通信规约定义功能号为1〜127。根据实际需要只利用其屮的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。如果从机发送的功能码的最高位为1,则表明从机没有响应操作或发送出错。表1每一个完整的数据帧构成'■直f■tl中釣■上已吐殴凹“戸丸輕.好一.■■■S—壬■■■-.■汝■V*ar数据区：数据区根据不同的功能码而不同。数据区可以是实际数值、设置点、主机发送给从机或从机发送给主机的地址。CRC码：二字节的错课检测码。兀余循环码检杳(CRC

4、)包含两字节，即16位二进制。CRC码由发送设备计算，放置于发送信息的尾部。接收信息的设备再重新计算接收到信息的CRC码，比较计算得到的CRC码是否与接收到的和符，如果两者不和符，则表明出错。CRC码的计算方法是，先预置16位寄存器全为1。再逐步把每8位数据信息进行处理。在进行CRC码计算时只用8位数据位、起始位及停止位，如有奇偶校验位的话也包括奇偶校验位，都不参与CRC码计算。在计算CRC码时，8位数据与寄存器的数据相异或，得到的结果向低位移一位，川0填补最高位。再检杏最低位，如果最低位为1,把寄存器的内容与预置数札I异或，如果最低位为0,不进行界或运算。这个过

5、程一直重复8次。第8次移位后，下一个8位再与现在寄存器的内容相界或，这个过程与以上一样重复8次。当所有的数据信息处理完后，最后寄存器的内容即为CRC码值。CRC码屮的数据发送、接收时低字节在前。在实际应用屮，为了提高运算速度，采用了查表的方法取代计算方法。3ModbusRTU数据帧结构在RTU模式F,每一个数据帧之间的间隔至少是3.5个字符位。一个完整的数据帧必须要连续的传送，当一帧消息中两字节间的间距人于1.5字符位时，此数据帧错课，被接受方放弃。当通信波特率小于等于19200b/so对1.5个字符位/3.5个字符位计算时间有严格要求。当通信波特率大于19200

6、b/so1.5个字符位固定为750us,3.5个字符位固定为1.75ms。官方的ModbusRTU规定标准为3.5个字符长周期，不同的串口设备由于使用环境不同可能在发送屮出现5〜10字长的间隙。对于ModbusRTU來说比较安全的设直为50mso4用到的功能代码用到的功能代码如表2所示。表2功能代码MnCRCMriT1卄1干咚1*MCF51QE128的主要特性系统核心控制器采用的是Freescalo公司推出的32位单片机MCF51QE128。它是一款32位ColdFireVIMCU,特点包括：停止电流降至370nA,6ns唤醒时间，超低运行电流为50mA；50.3

7、3MHzColdFircVI内核运行频率；25.165MHz的总线频率;最大为8KB的RAM；最高128KB的闪存；24信道的12位ADC；两个模拟比较器；2xSCI、2xI2C、2xSPI；—个6信道和两个3信道的定时器PWM模块；RTC；最多70路通用输入/输出(GPI0)；系统集成频率锁定环(FLL)和软件看门狗；内部时钟源(ICS)；低功耗外部32kHz振荡器;电压范围为1.8〜3.6V；增强型内部振荡器、电压调节器和实吋计数器。通用开发环境是CodoWarriorforMicrocontrollers6.0。软件设计1接收软件流程如图1所示。图1从机软件

8、流程2配置