您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
Modbus通訊協(xié)議及編程
Modbus通訊協(xié)議及編程
Modbus通訊協(xié)議分為RTU協(xié)議和ASCII協(xié)議，我公司的多種儀表都采用ModBus RTU通訊協(xié)議。下面就ModBus RTU協(xié)議簡要介紹如下：
一,、通訊協(xié)議：
1,、通訊傳送方式：
通訊傳送分為獨立的信息頭,，和發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)。以下的通訊傳送方式定義也與MODBUS RTU通訊規(guī)約相兼容：
| 編 碼 | 8位二進制 |
| 起始位 | 1位 |
| 數(shù)據(jù)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(huán)碼） |
初始結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時間
地址碼 = 1 字節(jié)
功能碼 = 1 字節(jié)
數(shù)據(jù)區(qū) = N 字節(jié)
錯誤校檢 = 16位CRC碼
結(jié)束結(jié)構(gòu) = ≥4字節(jié)的時間
地址碼：地址碼為通訊傳送的第一個字節(jié),。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)定地址碼的從機將接收由主機發(fā)送來的信息,。并且每個從機都有具有一的地址碼，并且響應(yīng)回送均以各自的地址碼開始,。主機發(fā)送的地址碼表明將發(fā)送到的從機地址,，而從機發(fā)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(jié)。ModBus通訊規(guī)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(fā)送，通過功能碼告訴從機執(zhí)行什么動作,。作為從機響應(yīng),，從機發(fā)送的功能碼與從主機發(fā)送來的功能碼一樣，并表明從機已響應(yīng)主機進行操作,。如果從機發(fā)送的功能碼的最高位為１(比如功能碼大與此同時127),，則表明從機沒有響應(yīng)操作或發(fā)送出錯。
數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)是根據(jù)不同的功能碼而不同,。數(shù)據(jù)區(qū)可以是實際數(shù)值,、設(shè)置點、主機發(fā)送給從機或從機發(fā)送給主機的地址,。
CRC碼：二字節(jié)的錯誤檢測碼,。
2、通訊規(guī)約：
當通訊命令發(fā)送至儀器時,，符合相應(yīng)地址碼的設(shè)備接通訊命令,，并除去地址碼，讀取信息,，如果沒有出錯,，則執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)；然后把執(zhí)行結(jié)果返送給發(fā)送者,。返送的信息中包括地址碼,、執(zhí)行動作的功能碼、執(zhí)行動作后結(jié)果的數(shù)據(jù)以及錯誤校驗碼,。如果出錯就不發(fā)送任何信息,。
（1）信息幀結(jié)構(gòu)
| 地址碼 | 功能碼 | 數(shù)據(jù)區(qū) | 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(jié)(8位)，從0到255,。這個字節(jié)表明由用戶設(shè)置地址的從機將接收由主機發(fā)送來的信息,。每個從機都必須有一的地址碼，并且只有符合地址碼的從機才能響應(yīng)回送,。當從機回送信息時,，相當?shù)牡刂反a表明該信息來自于何處。
功能碼：主機發(fā)送的功能碼告訴從機執(zhí)行什么任務(wù),。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(shù)據(jù) | 讀取當前寄存器內(nèi)一個或多個二進制值 |
| 06 | 重置單一寄存器 | 把設(shè)置的二進制值寫入單一寄存器 |
數(shù)據(jù)區(qū)：數(shù)據(jù)區(qū)包含需要從機執(zhí)行什么動作或由從機采集的返送信息。這些信息可以是數(shù)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(shù)據(jù)區(qū)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(shù)據(jù)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(fā)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(tǒng)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(shù)據(jù)區(qū)和錯誤校驗碼,。
（2）錯誤校驗
冗余循環(huán)碼（CRC）包含2個字節(jié),，即16位二進制。CRC碼由發(fā)送設(shè)備計算,，放置于發(fā)送信息的尾部,。接收信息的設(shè)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(yù)置16位寄存器全為1,。再逐步把每8位數(shù)據(jù)信息進行處理。在進行CRC碼計算時只用8位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與寄存器的數(shù)據(jù)相異或，得到的結(jié)果向低位移一字節(jié),，用0填補最高位,。再檢查位，如果位為1,，把寄存器的內(nèi)容與預(yù)置數(shù)相異或,，如果低位為0，不進行異或運算,。
這個過程一直重復(fù)8次,。第8次移位后，下一個8位再與現(xiàn)在寄存器的內(nèi)容相相異或,，這個過程與以上一樣重復(fù)8次,。當所有的數(shù)據(jù)信息處理完后，最后寄存器的內(nèi)容即為CRC碼值,。CRC碼中的數(shù)據(jù)發(fā)送,、接收時低字節(jié)在前。
計算CRC碼的步驟為：
1,、預(yù)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；
2,、把第一個8位數(shù)據(jù)與16位CRC寄存器的低位相異或,，把結(jié)果放于CRC寄存器；
3,、把寄存器的內(nèi)容右移一位(朝低位),，用0填補最高位，檢查低位,；
4,、如果低位為0：重復(fù)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；
5,、重復(fù)步驟3和4,，直到右移8次，這樣整個8位數(shù)據(jù)全部進行了處理,；
6,、重復(fù)步驟2到步驟5，進行下一個8位數(shù)據(jù)的處理,；
7,、最后得到的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(guī)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(jié)）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(jié),。一次最多可讀取寄存器數(shù)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(yīng)的命令格式是從機地址,、功能碼,、數(shù)據(jù)區(qū)及CRC碼。數(shù)據(jù)區(qū)中的寄存器數(shù)據(jù)都是每兩個字節(jié)高字節(jié)在前,。
（4）功能碼06,，單點保存
主機利用這條命令把單點數(shù)據(jù)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,。