ModBus通讯协议.doc

ModBus通讯协议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ModBus RTU通讯协议。下面就ModBus RTU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MODBUS RTU通讯规约相兼容： 编 码 8位二进制 起始位 1位 数据位8位 奇偶校验位 1位（偶校验位） 停止位1位 错误校检 CRC（冗余循环码） 初始结构 = 4字节的时间 地址码 = 1 字节 功能码 = 1 字节 数据区 = N 字节 错误校检 = 16位CRC码 结束结构 = 4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。并且每个从机都有具有唯一的地址码，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通讯规约定义功能号为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(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；然后把执行结果返送给发送者。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 地址码 功能码 数据区 错误校验码 8位 8位 N 8位 16位 地址码：地址码是信息帧的第一字节(8位)，从0到255。这个字节表明由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应回送。当从机回送信息时，相当的地址码表明该信息来自于何处。 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。 代码 含义 操作 03 读取数据 读取当前寄存器内一个或多个二进制值 06 重置单一寄存器 把设置的二进制值写入单一寄存器 数据区：数据区包含需要从机执行什么动作或由从机采集的返送信息。这些信息可以是数值、参考地址等等。例如，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。 数据校验码：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出错的信息不起作用。这样增加了系统的安全和效率。错误校验采用CRC-16校验方法。 注：信息帧的格式都基本相同：地址码、功能码、数据区和错误校验码。注：信息帧的格式都基本相同：地址码、功能码、数据区和错误校验码。 错误校验 冗余循环码（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。再检查最低位，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相异或，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码中的数据发送、接收时低字节在前。 计算CRC码的步骤为： 1、预置16位寄存器为十六进制FFFF（即全为1）。称此寄存器为CRC寄存器； 2、把第一个8位数据与16位CRC寄存器的低位相异或，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); 如果最低位为1：CRC寄存器与多项式A001（1010 0000 0000 0001）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，读取点和返回值： 仪表采用Modbus RTU通讯规约，利用通讯命令，可以进行读取点(保持寄存器) 或返回值(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被用作读取点和返回值。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ModBus RTU通讯的例子 通讯口设置 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); error=SetCommState(hCom,&dcb); CRC校验码计算 UINT crc void calccrc(BYTE crcbuf) BYTE i;UINT crc void calccrc(BYTE crcbuf) BYTE i; crc=crc crcbuf; for(i=0;i1; crc=crc&0x7fff; if (TT=1) crc=crc0xa001; crc=crc&0xffff; 数据发送 数据发送 zxaddr=11;/读取地址为11的巡检表数据 zxnum=10;/读取十个通道的数据 writebuf20=zxaddr; writebuf21=3; writebuf22=0; writebuf23=0; writebuf24=0; writebuf25=zxnum; crc=0xffff; calccrc(writebuf20); calccrc(writebuf21); calccrc(writebuf22); calccrc(writebuf23); calccrc(writebuf24); calccrc(writebuf25);writebuf26=crc & 0xff; writebuf27=crc/0x100; WriteFile(hCom,writebuf2,8,&comnum,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通信简介Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。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。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。当在一Modbus网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。1、 在Modbus网络上转输 标准的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能直接或经由Modem组网。 控制器通信使用主从技术，即仅一设备（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反应。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。 主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立了主设备查询的格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。 从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。2、 在其它类型网络上转输 在其它网络上，控制器使用对等技术通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。这样在单独的通信过程中，控制器既可作为主设备也可作为从设备。提供的多个内部通道可允许同时发生的传输进程。在消息位，Modbus协议仍提供了主从原则，尽管网络通信方法是“对等”。如果一控制器发送一消息，它只是作为主设备，并期望从从设备得到回应。同样，当控制器接收到一消息，它将建立一从设备回应格式并返回给发送的控制器。3、 查询回应周期 （1） 查询查询消息中的功能代码告之被选中的从设备要执行何种功能。数据段包含了从设备要执行功能的任何附加信息。例如功能代码03是要求从设备读保持寄存器并返回它们的内容。数据段必须包含要告之从设备的信息：从何寄存器开始读及要读的寄存器数量。错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法。（2） 回应如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。数据段包。括了从设备收集的数据：象寄存器值或状态。如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。二、两种传输方式控制器能设置为两种传输模式（ASCII或RTU）中的任何一种在标准的Modbus网络通信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数（波特率、校验方式等），在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。ASCII模式:地址功能代码数据数量数据1.数据nLRC高字节LRC低字节回车换行RTU模式地址功能代码数据数量数据1.数据nCRC低字节CRC高字节所选的ASCII或RTU方式仅适用于标准的Modbus网络，它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位，以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。在其它网络上（象MAP和Modbus Plus）Modbus消息被转成与串行传输无关的帧。1、 ASCII模式当控制器设为在Modbus网络上以ASCII（美国标准信息交换代码）模式通信，在消息中的每个8Bit字节都作为两个ASCII字符发送。这种方式的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。代码系统 十六进制，ASCII字符0.9，A.F 消息中的每个ASCII字符都是一个十六进制字符组成每个字节的位 1个起始位 7个数据位，最小的有效位