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          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ModBus RTU通讯协议,如:YD2000智能电力监测仪、巡检表、数显表、光柱数显表等。下面就ModBus RTU协议简要介绍如下:

          一、通讯协议

          (一)、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******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***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***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。

          (二)、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。

          1.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******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。每个从机都须***有***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。

            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。

          2.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***高位。再检查***低位,如果***低位为1,把寄存器的内容与预置数相异或,如果***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,***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:

          • 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;

          • 把******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;

          • 把寄存器的内容右移一位(朝低位),用0填补***高位,检查***低位;

          • 如果***低位为0:重复第3步(再次移位); 如果***低位为1:CRC寄存器与多项式A001(1010 0000 0000 0001)进行异或;

          • 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;

          • 重复步骤2到步骤5,进行下一个8位数据的处理;

          • ***后得到的CRC寄存器即为CRC码。

          3.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***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。

          4.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。

          二、编程举例

            下面是一个用VC编写的ModBus RTU通讯的例子

          (一)、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);

          (二)、CRC校验码计算

          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)、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

          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)、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。

          来源:      时间:2011/3/30 9:12:17
           
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