Modbus协议讲解
来源:互联网 发布:手机伴奏降调软件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 22:32
一、基本术语
1、
1 word = 2 byte;
1 byte = 8 bit.
2、
校验码是由前面的数据通过某种算法得出的,用以检验该组数据的正确性。代码作为数据在向计算机或其它设备进行输入时,容易产生输入错误,为了减少这种输入错误,编码专家发明了各种校验检错方法,并依据这些方法设置了校验码。
常用的校验有:累加和校验SUM、字节异或校验XOR、纵向冗余校验LRC、循环冗余校验CRC……
3、
协议是一种规范和约定,是一种通讯的语言,规定了通信双方能够识别并使用的消息结构和数据格式。
接口是一种设备的物理连接,指的是在物理层上的定义,像RS422/RS232/RS485/以太网口等。协议和接口并不是一个概念,不能混淆。
Modbus协议一般运行在RS485物理接口上,半双工的,是一种主从协议。
二、Modbus协议概述
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言,实现控制器之间、控制器由网络和其它设备之间的通信,支持传统的RS232/RS422/RS485和最新发展的以太网设备。它已经成为一种通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中控制。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构。
Modbus协议是一种请求——应答方式的协议。
三、两种传输方式
1、
ASCII:美国标准信息交换代码
特点:
②
② 1个起始位、7个数据位、1个奇偶校验位和1个停止位(或者两个停止位)
③
④ 字符发送的时间间隔可达到1秒而不会产生错误
2、
RTU:远程终端单元
特点:
①
②
③
④
目前常用的是RTU传输方式,因为下面的将以RTU传输方式为例.
四、报文格式
读数据:
下行报文:
从机地址
功能码
寄存器起始地址高字节
寄存器起始地址低字节
读取寄存器个数高字节
读取寄存器个数低字节
CRC校验低
CRC校验高
上行报文:
从机地址
功能码
返回字节个数
寄存器数据
CRC校验
写数据:
下行报文:
从机地址
功能码
寄存器起始地址
写寄存器个数
要写的数据
CRC校验
上行报文:
从机地址
功能码
寄存器起始地址
写寄存器个数
写入的数据
CRC校验
1、
理论上Modbus协议可以接247个从机,但若用于485接口上则由于485接口的限制,在没有中继情况下,最多可以接32个从机。
2、功能码,1~255,占一个字节,有些代码适用于所有的控制器,有些事应用于某种控制器,还有些保留以备后用。
电力系统中modbus协议的数据主要分为四类:离散量输入、线圈状态、输入寄存器、保持寄存器。离散量输入对应开入(遥信),线圈状态对应哪开出(遥控),输入寄存器对应只读的模拟量(遥测),保持寄存器对应可读可写的模拟量(遥调)。
从机若正常返回,则功能不变,若错误返回,则功能码的最高位为1,且从机会将一独特的代码放到回应消息的数据域中,以便于告诉主设备发生了什么错误。主设备应用程序得到异议的回应后,典型的处理过程是重发消息,或者诊断发给从设备的消息并报告给操作员。如03功能码,错误返回为83。
电力系统中常用功能码表
数据类型
读功能码
写功能码
对象类型
离散量输入
02
单个位
线圈状态
01
05,15
单个位
输入寄存器
04
16位字
保持寄存器
03
06,16
16位字
上表中是对应数据类型的标准功能码,但在实际应用中,厂家通常会根据实用性做些变通,但并不影响数据的读写。
3、寄存器起始地址
寄存器起始地址占两个字节,高字节在前,低字节在后。
Modbus协议中数据模型常用的有两种,带有4个独立块的modbus数据模型和仅有1个块的modbus数据模型,对于不同的数据模型参数地址的编制不同。一般采用1个块的modbus数据模型,如下
数据类型
参数地址,寄存器编号
离散量输入
00001~0FFFF
线圈状态
10001~1FFFF
输入寄存器
30001~3FFFF
保持寄存器
40001~4FFFF
Modbus协议中寄存器地址从1开始,而实际存储中地址从0开始。假如要读取寄存器编号为40005(4为块编号,5为modbus中寄存器地址)的寄存器的数据,则应把00 04放入报文的地址域。寄存器定义,又名码表或者信息点表,应由厂家提供的。
举例:
寄存器编号
属性
定义
系数
备注
40001
RO
A相电压
从40048中读取电压系数
40002
RO
B相电压
如要读A相电压,则应将0x00 0x00放入寄存器起始地址域中。
4、要读取的寄存器个数
寄存器个数占两个字节,同样是高字节在前,低字节在后,下行报文使用。
数据的字节数,占一个字节,上行报文用,不同于寄存器个数。
6、数据域
数据域占n个字节,也是高字节在前,低字节在后
CRC常用函数如下:
unsigned char *puchMsg ;
unsigned short usDataLen ;
unsigned int CRC16(unsigned charpuchMsg, unsigned int usDataLen)
{
unsigned char uchCRCHi = 0xFF;
unsigned char uchCRCLo = 0xFF;
unsigned uIndex ;
while (usDataLen–)
{
uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsgg++;
uchCRCHi = uchCRCLo ^auchCRCHi[uIndex} ;
uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex];
}
return (uchCRCHi<< 8 | uchCRCLo) ;
}
设返回值为crc,则将crc>>8和crc&0xff依次放入报文中。这里将高字节先入,是因为在crc校验函数中已经将高低字节做了调换。
五、报文实例
1、读40005、40006两个寄存器,假设从机地址为1
下行报文:01 03 00 04 00 0285 ca
从机地址
功能码
寄存器起始地址
读取寄存器个数
CRC校验
01
03
00 04
00 02
85 ca
上行报文:01 03 04 00 00 0000 21 33
从机地址
功能码
返回字节个数
寄存器40005数据
寄存器40006数据
CRC校验
01
03
04
00 00
00 00
21 33
2、向40005寄存器中写入0x12,0x34,假设从机地址为1
下行报文:01 06 00 04 00 0112 34 4a b0
从机地址
功能码
寄存器起始地址
读取寄存器个数
要写入的数据
CRC校验
01
03
00 04
00 01
12 34
85 ca
上行报文:01 06 00 04 00 0112 34 4a b0
从机地址
功能码
寄存器起始地址
读取寄存器个数
写入的数据
CRC校验
01
03
00 04
00 01
12 34
85 ca
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