MODBUS通信协议及编程

MODBUS通信协议及编程

1、通信协议

（一）、通信传送方式 ：
　　 通信传送分为独立的信息头，和发送的编码数据。如下的通信传送方式定义也与MODBUS RTU通信规约相兼容：

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）
中止位	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：地址码为通信传送的第一个字节。这个字节代表由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。而且每一个从机都有具备惟一的地址码，而且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码代表将发送到的从机地址，而从机发送的地址码代表回送的从机地址。

　　功能码：通信传送的第二个字节。ModBus通信规约定义功能号为1到127。本仪表只利用其中的一部分功能码。做为主机请求发送，经过功能码告诉从机执行什么动做。做为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码同样，并代表从机已响应主机进行操做。若是从机发送的功能码的最高位为１(好比功能码大与此同时127)，则代表从机没有响应操做或发送出错。

　　数据区：数据区是根据不一样的功能码而不一样。数据区能够是实际数值、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）、通信规约：

　　 当通信命令发送至仪器时，符合相应地址码的设备接通信命令，并除去地址码，读取信息，若是没有出错，则执行相应的任务；而后把执行结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执行动做的功能码、执行动做后结果的数据以及错误校验码。若是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：地址码是信息帧的第一字节(8位)，从0到255。这个字节代表由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。每一个从机都必须有惟一的地址码，而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，至关的地址码代表该信息来自于何处。

　　 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做。

代码	含义	操做
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：数据区包含须要从机执行什么动做或由从机采集的返送信息。这些信息能够是数值、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。对于不一样的从机，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，因为电子噪声或其它一些干扰，信息在传输过程当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当中出错的信息不起做用。这样增长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。接收信息的设备再从新计算接收到信息的 CRC码，比较计算获得的CRC码是否与接收到的相符，若是二者不相符，则代表出错。

　　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，起始位及中止位，若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，获得的结果向低位移一字节，用0填补最高位。再检查最低位，若是最低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或，若是最低位为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位再与如今寄存器的内容相相异或，这个过程与以上同样重复8次。当全部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：

• 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；
• 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；
• 若是最低位为0：重复第3步(再次移位); 若是最低位为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位数据所有进行了处理；
• 重复步骤2到步骤5，进行下一个8位数据的处理；
• 最后获得的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通信规约，利用通信命令，能够进行读取点(“保持寄存器”) 或返回值(“输入寄存器” )的操做。保持和输入寄存器都是16位（2字节）值，而且高位在前。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。因为一些可编程控制器不用功能码03，因此功能码03被用做读取点和返回值。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。

2、编程举例

　　下面是一个用VC编写的ModBus RTU通信的例子

（一）、通信口设置

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
可增长错误处理程序，如地址码错误、CRC码错误判断、通信故障处理等。