MODBUS通讯协议及编程

1MODBUS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ModBusRTU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ModBusRTU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MODBUSRTU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2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。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：3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；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（1010000000000001）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；最后得到的CRC寄存器即为CRC码。3．功能码03，读取点和返回值：仪表采用ModbusRTU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。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ModBusRTU通讯的例子（一）、通讯口设置DCBdcb;hCom=CreateFile(COM1,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL);if(hCom==INVALID_HANDLE_VALUE){MessageBox(createfileerror,error);}BOOLerror=SetupComm(hCom,1024,1024);if(!error)MessageBox(setupcommerror);error=GetCommState(hCom,&dcb);if(!error)MessageBox(getcommstate,error);dcb.BaudRate=2400;dcb.ByteSize=8;4dcb.Parity=EVENPARITY;//NOPARITY;dcb.StopBits=ONESTOPBIT;error=SetCommState(hCom,&dcb);（二）、CRC校验码计算UINTcrcvoidcalccrc(BYTEcrcbuf){BYTEi;crc=crc^crcbuf;for(i=0;i8;i++){BYTETT;TT=crc&1;crc=crc1;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。5MODBUS通讯协议简介一、概述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。Modbus是Modicon公司为其PLC与主机之间的通讯而发明的串行通讯协议。其物理层采用RS232、485等异步串行标准。由于其开放性而被大量的PLC及RTU厂家采用。Modbus通讯方式采用主从方式的查询－相应机制，只有主站发出查询时，从站才能给出响应，从站不能主动发送数据。主站可以向某一个从站发出查询，也可以向所有从站广播信息。从站只响应单独发给它的查询，而不响应广播消息。Modbus的串行口的通讯参数（如波特率、奇偶校验）可由用户选择。二、MODBUS协议传送方式MODBUS通讯协议有两种传送方式:RTU方式和ASCII方式,两种方式如下所示:项目RTU方式ASCII方式字节长度8BITS7BITS奇偶校验1BITOR0BIT1BITOR0BIT字节中止1BITOR2BITS1BITOR2BITS开始标记不要:(冒号)结束标记不要CR,LF数据间隔24BIT1S出错检验方式CRC-16LRC6三、MODBUS指令字符串格式:下面以WT301模拟量数据采集器为例讲解04命令；主机命令：从机地址功能码数据起始地址数据量冗余校验从机地址：（WT306通讯控制器可以设置#1-#4从机地址）MODBUS通讯是主从式通讯，WT306通讯控制器采用的是从机的设置，通过面板上的跳线开关设置；功能码：(模拟量信号采用功能码04)功能码定义04READINPUTREGISTERS数据地址：数据地址定义3XXXXINPUTREGISTERS从机响应：从机地址功能码数据字节量数据量数据1数据2数据3。。。。。