【】MODBUS通讯协议及编程

《【】MODBUS通讯协议及编程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

MODBUS通讯协议及编程MODBUS通讯协议及编程ModBus通讯协议分为RTU协议和ASCII协议，我公司的多种仪表都采用ModBusRTU通讯协议。下而就ModBusRTU协议简要介绍如下：通讯协议：通讯传送方式:通讯传送分为独立的信息头，和发送的编码数据。以下的通讯传送方式定义也-与MODBUSRTU通讯规约相兼容：初始结构二24字节的时间地址码二1字节功能码二1字节数据区二N字节错误校检=16位CRC码结束结构二24字节的时间地址码：地址码为通讯传送的第一个字节。这个字节表明出用户设定地址码的从机将接收由主机发送來的信息。并R每个从机都有具有唯一的地址码，并冃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回送的从机地址。功能码：通讯传送的第二个字节。ModBus通讯规约疋义功能号为1到127。本仪表只利用其中的一部分功能码。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來的功能码一样，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（比如功能码大-与此同时127）,则表明从机没有响应操作或发送出错。数据区：数据区是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：二字节的错误检测码。通讯规约: 当通讯命令发送至仪器时，符合相应地址码的设备接通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行结呆返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及错误校验码。如果出错就不发送任何信息。信息帧结构来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码，并口只有符合地址码的从机才能响应冋送。当从机冋送信息时，相当的地址码表明该信息來自于何处。功能码：主机发送的功能码告诉从机执行什么任务。表1-1列出的功能码都有具体的含义及操作。如，功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。错误校验码：主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否出错。有时，由于电子噪声或其它一些干扰，信息在传输过程中会发生细微的变化，错误校验码保证了主机或从机对在传送过程中岀错的信息不起作用。这样增加了系统的安全和效率。错误校验釆用CRC-16校验方法。注：信息帧的格式都基木相同：地址码、功能码、数据区和错误校验码。错误校验兀余循环码(CRC)包含2个字节，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码是否与接收到的相符，如果两者不相符，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字节，用0填补最高位。再检杳最低位，如果最低位为1,把寄存器的内容与预置数相异或，如果最低位为0,不进行异或运算。这个过程一肓重复8次。第8次移位后，下一个8位再与现在寄存器的内容相相异或，这个过程与以上一样重复8次。当所冇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。计算CRC码的步骤为：1、预置16位寄存器为|•六进制FFFF（即全为1）。称此寄存器为CRC寄存器；2、把第一个8位数拯与16位CRC寄存器的低位相杲或，把结果放于CRC寄存器；3、把寄存器的内容右移一位（朝低位），用0填补最高位，检查最低位；4、如果最低位为0：重复第3步（再次移位）；如杲最低位为1：CRC寄存器与多项式A001（1010000000000001）进行异或；5、重复步骤3和4,直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；6、重复步骤2到步骤5,进行下一个8位数据的处理；7、最后得到的CRC寄存器即为CRC码。功能码03,读取点和返冋值：仪表采用ModbusRTU通讯规约，利用通讯命令，可以进行读取点（“保持寄存器”）或返冋值（“输入寄存器”）的操作。保持和输入寄存器都是16位（2字节）值，并且高位在前。这样用于仪表的读取点和返回值都是2字节。一次最多可读取寄存器数是60。由于一些可编程控制器不用功能码03,所以功能码03被用作读取点和返Mtfio从机响应的命令格式是从机地址、功能码、数据区及CRC码。数据区中的寄存器数据都是每两个字节高字节在前。功能码06,单点保存主机利用这条命令把单点数据保存到仪表的存储器。从机也用这个功能码向主机返送信，息、。编程举例：下面是一个用VC编写的ModBusRTU通讯的例子通讯口设置DOBdeb;hCom二CreateFi1e（"C0M1",GENERTC_READGENERTCJVRITE, NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL);if(hCom==INVALIDJIANDLE_VALUE){MessageBox(z/createfileerror,error，z);}BOOLerror=SetupComm(hCom,1024,1024);if(!error)if(!error)MessageBoxC'setupcoinmerror'');error=GetCommState(hCom，&deb);MessageBoxC'getcommstate,error");deb.BaudRate=2400;deb.ByteSize二8;deb.Parity=EVENPARITY;//NOPARITY;deb.StopBits=ONESTOPBIT;error=SetCommState(hCom,&deb);CRC校验码计算UINTcrcvoidcalccrc(BYTEcrcbuf){BYTEi;crc=crc八crcbuf;for(i=0;i<8;i++)BYTETT; TT二crc&l;crc=crc>>l;crc=crc&0x7fff;if(TT=1)crc=crcOxaOOl;crc=crc&Oxffff;}}数据发送zxaddr=ll;//读取地址为11的巡检表数据zxnum=10;//读取十个通道的数据writebuf2[0]=zxacldr;writebuf2[l]=3;writebuf2[2]=0;writebuf2[3]=0;writebuf2[4]=0;writebuf2[5]=zxnum;crc二Oxffff;calccrc(UTitebuf2[0]);ca1ccrc(writebuf2[1]);calccrc(uTitebuf2[2]);calccrc(writebuf2[3]);calccrc(UTitebuf2[4]);calccrc(UTitebuf2[5]); writebuf2[6]=crc&Oxff;writebuf2[7]=crc/0xl00;WriteFile(hCom,writebuf2,8,ftcomnum,NULL);数据读取ReadFile(hCom,writebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL);//读取zxnum个通道数据可增加错误处理程序，如地址码错误、CRC码错误判断、通讯故障处理等。Modbus协议Modbus协议最初山Modicon公司开发出來，在1979年末该公司成为施耐德口动化(SchneiderAutomation)部门的一部分，现Modbus已经是工业领域全球最流彳亍的协议。此协议支持传统的RS-232.RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备,包括PLC,DCS,智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发來的消息，决定要产生何种行动。如果需要凹应，控制器将牛成应答并使用Modbus|办议发送给询问方。Modbus协议包括ASCII.RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的ModbusoModbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式‘Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。Modbus协议需要对数拯进行校验，串行协议中除有奇偶校验外‘ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个而向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，右渎际使用中如果某Slave站点断开后(如故障或关机)‘Master端可以诊断出來，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。下面我来简单的给大家介绍一下,对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP利RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。下表是ASCTT协议和RTU协议进行的比较：通过比较可以看到，ASCII协议和RTUI办议和比拥冇开始和结朿标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII字符，所以进行调试吋就更加的直 观，另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII字符，RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输，比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII就需要传输’F''9'的ASCII码0x39和0x46两个字节,这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。下而对两种协议的校验进行一下介绍。1、LRC校验LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC,并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。LRC校验比较简单，它在ASCII协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的冋车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即对。下而是它的VC代码：BYTEGetCheckCode(constchar*pSendBuf,intnEnd)//获得校验码BYTEbyLrc=0;charpBuf[4];intnData=0;for(i=l;Kend;i+二2)//i初始为1,避开“开始标记”冒号{〃每两个需要发送的ASCII码转化为一个十六进制数pBuf[0]=pSendBuf[i];pBuf[1]=pSendBuf[i+1];pBuf[2]='';sscanf(pBuf,"%x"，&nData);byLrc+=nData;}byLrc=~byLrc;byLrc++;returnbyLrc;}2、CRC校验CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC,并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有谋。 CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调丿1J一过程将消息屮连续的8位字节各当前寄存器中的值迹行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。CRC产生过稈中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或(OR),结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出來检测，如杲LSB为1,寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0,则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位(第8位)完成后，下一个8位字节乂单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行Z后的CRC值。CRC添加到消息屮时，低字节先加入，然后高字节。下面是它的VC代码：WORDGetCheckCode(constchar*pSendBuf,intnEnd)//获得校验码WORDwCrc二WORD(OxFFFF);for(inti=0;i>=1;wCrc"=OxAOOl;{}else}wCrc>>=1;}}}returnwCrc;对于一条RTU协议的命令可以简单的通过以下的步骤转化为ASCII协议的命令：1、把命令的CRC校验去掉，并且计算出LRC校验取代。2、把生成的命令串的每一个字节转化成对应的两个字节的ASCII码，比如0x03转化成0x30,0x33(0的ASCII码和3的ASCII码)。3、在命令的开头加上起始标记“：”，它的ASCII码为0x3Ao4、在命令的尾部加上结朿标记CR,LF(OxD,OxA),此处的CR,LF表示回车和换行的ASCII码。所以以下我们仅介绍RTU协议即可，对应的ASCII协议可以使用以上的步骤來生成。下表是Modbus支持的功能码：在这些功能码屮较长使用的是1、2、3、4、5、6号功能码，使川它们即可实现对下位机的数字量和模拟量的读写操作。 1、读可读写数字量寄存器（线圈状态）：计算机发送命令：[设备地址][命令号01][起始寄存器地址髙8位][低8位][读取的寄存器数高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]例：[11][01][00][13][00][25][CRC低][CRC高]意义如下：<1>设备地址：在一个485总线上可以挂接多个设备，此处的设备地址表示想和哪一个设备通讯。例子屮为想和17号（十进制的17是十六进制的11）通讯。<2>命令号01：读取数字量的命令号固定为01。〈3>起始地址高8位、低8位：农示想读取的开关量的起始地址（起始地址为0）。比如例子中的起始地址为19。〈4>寄存器数高8位、低8位：表示从起始地址开始读多少个开关量。例了中为37个开关量。<5>CRC校验：是从开头一玄校验到此之前。在此协议的最后再作介绍。此处需耍注意，CRC校验在命令中的高低字节的顺序和其他的相反。设备响应：[设备地址][命令号01][返回的字节个数][数据1][数据2]...[数据n][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]例：[11][01][05][CD][6B][B2][0E][IB][CRC低][CRC高]意义如下：〈1>设备地址和命令号和上而的相同。<2>返冋的字节个数：表示数据的字节个数，也就是数据1,2.・.n屮的n的值。〈3>数据l...n：由于每一个数据是一个8位的数，所以每一个数据表示8个开关量的值，每一位为0表示对应的开关断开，为1表示闭合。比如例子屮，表示20号（索引号为19）开关闭合，21号断开，22闭合，23闭合，24断开，25断开，26闭合，27闭合...如呆询问的开关量不是8的整倍数，那么最后一个字节的高位部分无意义，置为0。<4>CRC校验同上。2、读只可读数字量寄存器（输入状态）: 和读取线圈状态类似，只是第二个字节的命令号不再是1而是2。3、写数字量（线圈状态）:计算机发送命令：[设备地址][命令号05][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的数据高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]例：[11][05][00][AC][FF][00][CRC低][CRC高]意义如下：〈1＞设备地址和上面的和同。〈2＞命令号:写数字量的命令号固定为05。〈3＞需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的开关的地址。＜4＞下置的数据高8位，低8位：表明需要下置的开关量的状态。例子屮为把该开关闭合。注意，此处只可以是[FF][00]表示闭合[00][00]表示断开，其他数值非法。〈5＞注意此命令一条只能下置一个开关量的状态。设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。4、读可读写模拟量寄存器（保持寄存器）:计算机发送命令：[设备地址][命令号03][起始寄存器地址高8位][低8位][读取的寄存器数高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]例：[11][03][00][6B][00][03][CRC低][CRC高]意义如下：〈1＞设备地址和上面的相同。〈2＞命令号:读模拟量的命令号固定为03o〈3＞起始地址高8位、低8位：农示想读取的模拟量的起始地址（起始地址为0）。比如例子中的起始地址为107o ＜4＞寄存器数高8位、低8位：表示从起始地址开始读多少个模拟量。例子中为3个模拟量。注意，在返回的信息屮一个模拟量需要返回两个字节。设备响应：[设备地址][命令号03][返冋的字节个数][数据1][数据2]...[数据n][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]例：[11][03][06][02][2B][00][00][00][64][CRC低][CRC高]意义如下：〈1＞设备地址和命令号和上面的相同。〈2＞返冋的字节个数：表示数据的字节个数，也就是数据1,2...n屮的n的值。例子屮返3个模拟量的数据，因为一个模拟量需要2个字节所以共6个字节。〈3＞数据l...n：其中[数据1][数据2]分别是第1个模拟量的高8位和低8位，[数据3][数据4]是第2个模拟量的高8位和低8位，以此类推。例子中返回的值分别是555,0,100o＜4＞CRC校验同上。5、读只可读模拟量寄存器（输入寄存器）:和读取保存寄存器类似，只是第二个字节的命令号不再是2而是4。6、写单个模拟量寄存器（保持寄存器）：计算机发送命令：[设备地址][命令号06][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的数据高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]例：[11][06][00][01][00][03][CRC低][CRC高]意义如下：＜1＞设备地址和上而的相同。＜2＞命令号:写模拟量的命令号固定为06o＜3＞需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需耍下置的模拟量寄存器的地址。＜4＞下置的数据高8位，低8位：表明需要下置的模拟量数据。比如例子屮就把1号寄存器的值设为3。 <5>注意此命令一条只能下置一个模拟量的状态。设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。