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    MODBUS通訊協議及編程

    ModBus通訊協議分為RTU協議和ASCII協議,我公司的多種儀表都采用ModBus RTU通訊協議,如:YD2000智能電力監測儀、巡檢表、數顯表、光柱數顯表等。下面就ModBus RTU協議簡要介紹如下:

    一、通訊協議

    (一)、通訊傳送方式
       通訊傳送分為獨立的信息頭,和發送的編碼數據。以下的通訊傳送方式定義也與MODBUS RTU通訊規約相兼容:

    編 碼

    8位二進制

    起始位

    1位

    數據位

    8位

    奇偶校驗位

    1位(偶校驗位)

    停止位

    1位

    錯誤校檢

    CRC(冗余循環碼)

    初始結構 = ≥4字節的時間
    地址碼 = 1 字節
    功能碼 = 1 字節
    數據區 = N 字節
    錯誤校檢 = 16位CRC碼
    結束結構 = ≥4字節的時間


      地址碼:地址碼為通訊傳送的第一個字節。這個字節表明由用戶設定地址碼的從機將接收由主機發送來的信息。并且每個從機都有具有***一的地址碼,并且響應回送均以各自的地址碼開始。主機發送的地址碼表明將發送到的從機地址,而從機發送的地址碼表明回送的從機地址。

      功能碼:通訊傳送的第二個字節。ModBus通訊規約定義功能號為1到127。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機請求發送,通過功能碼告訴從機執行什么動作。作為從機響應,從機發送的功能碼與從主機發送來的功能碼一樣,并表明從機已響應主機進行操作。如果從機發送的功能碼的***高位為1(比如功能碼大與此同時127),則表明從機沒有響應操作或發送出錯。

      數據區:數據區是根據不同的功能碼而不同。數據區可以是實際數值、設置點、主機發送給從機或從機發送給主機的地址。

       CRC碼:二字節的錯誤檢測碼。

    (二)、通訊規約:

       當通訊命令發送至儀器時,符合相應地址碼的設備接通訊命令,并除去地址碼,讀取信息,如果沒有出錯,則執行相應的任務;然后把執行結果返送給發送者。返送的信息中包括地址碼、執行動作的功能碼、執行動作后結果的數據以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發送任何信息。

    1.信息幀結構

    地址碼

    功能碼

    數據區

    錯誤校驗碼

    8位

    8位

    N × 8位

    16位

      地址碼:地址碼是信息幀的第一字節(8位),從0到255。這個字節表明由用戶設置地址的從機將接收由主機發送來的信息。每個從機都須***有***一的地址碼,并且只有符合地址碼的從機才能響應回送。當從機回送信息時,相當的地址碼表明該信息來自于何處。

       功能碼:主機發送的功能碼告訴從機執行什么任務。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作。

    代碼

    含義

    操作

    03

    讀取數據

    讀取當前寄存器內一個或多個二進制值

    06

    重置單一寄存器

    把設置的二進制值寫入單一寄存器

      數據區:數據區包含需要從機執行什么動作或由從機采集的返送信息。這些信息可以是數值、參考地址等等。例如,功能碼告訴從機讀取寄存器的值,則數據區必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。對于不同的從機,地址和數據信息都不相同。

      錯誤校驗碼:主機或從機可用校驗碼進行判別接收信息是否出錯。有時,由于電子噪聲或其它一些干擾,信息在傳輸過程中會發生細微的變化,錯誤校驗碼保證了主機或從機對在傳送過程中出錯的信息不起作用。這樣增加了系統的安全和效率。錯誤校驗采用CRC-16校驗方法。

    注:信息幀的格式都基本相同:地址碼、功能碼、數據區和錯誤校驗碼。

    2.錯誤校驗

       冗余循環碼(CRC)包含2個字節,即16位二進制。CRC碼由發送設備計算,放置于發送信息的尾部。接收信息的設備再重新計算接收到信息的 CRC碼,比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符,如果兩者不相符,則表明出錯。

      CRC碼的計算方法是,先預置16位寄存器全為1。再逐步把每8位數據信息進行處理。在進行CRC碼計算時只用8位數據位,起始位及停止位,如有奇偶校驗位的話也包括奇偶校驗位,都不參與CRC碼計算。

       在計算CRC碼時,8位數據與寄存器的數據相異或,得到的結果向低位移一字節,用0填補***高位。再檢查***低位,如果***低位為1,把寄存器的內容與預置數相異或,如果***低位為0,不進行異或運算。

       這個過程一直重復8次。第8次移位后,下一個8位再與現在寄存器的內容相相異或,這個過程與以上一樣重復8次。當所有的數據信息處理完后,***后寄存器的內容即為CRC碼值。CRC碼中的數據發送、接收時低字節在前。

       計算CRC碼的步驟為:

    • 預置16位寄存器為十六進制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器;

    • 把第一個8位數據與16位CRC寄存器的低位相異或,把結果放于CRC寄存器;

    • 把寄存器的內容右移一位(朝低位),用0填補***高位,檢查***低位;

    • 如果***低位為0:重復第3步(再次移位); 如果***低位為1:CRC寄存器與多項式A001(1010 0000 0000 0001)進行異或;

    • 重復步驟3和4,直到右移8次,這樣整個8位數據全部進行了處理;

    • 重復步驟2到步驟5,進行下一個8位數據的處理;

    • ***后得到的CRC寄存器即為CRC碼。

    3.功能碼03,讀取點和返回值:

      儀表采用Modbus RTU通訊規約,利用通訊命令,可以進行讀取點(“保持寄存器”) 或返回值(“輸入寄存器” )的操作。保持和輸入寄存器都是16位(2字節)值,并且高位在前。這樣用于儀表的讀取點和返回值都是2字節。一次***多可讀取寄存器數是60。由于一些可編程控制器不用功能碼03,所以功能碼03被用作讀取點和返回值。從機響應的命令格式是從機地址、功能碼、數據區及CRC碼。數據區中的寄存器數據都是每兩個字節高字節在前。

    4.功能碼06,單點保存

      主機利用這條命令把單點數據保存到儀表的存儲器。從機也用這個功能碼向主機返送信息。

    二、編程舉例

      下面是一個用VC編寫的ModBus RTU通訊的例子

    (一)、通訊口設置

    DCB dcb;
    hCom=CreateFile("COM1",
         GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
         0,
         NULL,
         OPEN_EXISTING,
         0,
         NULL);
    if(hCom==INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
      MessageBox("createfile error,error");
    }
    BOOL error=SetupComm(hCom,1024,1024);
    if(!error)
      MessageBox("setupcomm error");
    error=GetCommState(hCom,&dcb);
    if(!error)
      MessageBox("getcommstate,error");
    dcb.BaudRate=2400;
    dcb.ByteSize=8;

    dcb.Parity=EVENPARITY;//NOPARITY;
    dcb.StopBits=ONESTOPBIT;

    error=SetCommState(hCom,&dcb);

    (二)、CRC校驗碼計算

    UINT crc
    void calccrc(BYTE crcbuf)
    {
    BYTE i;

    crc=crc ^ crcbuf;
    for(i=0;i<8;i++)
    {
    BYTE TT;
    TT=crc&1;
    crc=crc>>1;
    crc=crc&0x7fff;
    if (TT==1)
    crc=crc^0xa001;
    crc=crc&0xffff;
    }
    }

    (三)、數據發送

    zxaddr=11;//讀取地址為11的巡檢表數據
    zxnum=10;//讀取十個通道的數據

    writebuf2[0]=zxaddr;
    writebuf2[1]=3;
    writebuf2[2]=0;
    writebuf2[3]=0;
    writebuf2[4]=0;
    writebuf2[5]=zxnum;
    crc=0xffff;
    calccrc(writebuf2[0]);
    calccrc(writebuf2[1]);
    calccrc(writebuf2[2]);
    calccrc(writebuf2[3]);
    calccrc(writebuf2[4]);
    calccrc(writebuf2[5]);

    writebuf2[6]=crc & 0xff;
    writebuf2[7]=crc/0x100;
    WriteFile(hCom,writebuf2,8,&comnum,NULL);

    (四)、數據讀取

    ReadFile(hCom,writebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL);//讀取zxnum個通道數據
    可增加錯誤處理程序,如地址碼錯誤、CRC碼錯誤判斷、通訊故障處理等。

    來源:      時間:2011/3/30 9:12:17
     
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