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1、Modbus通讯协议简介,一种工业上广泛使用的串行通信协议,MODBUS概述,Modbus协议是工业控制器网络协议中的一种，此协议定义了一个控制器能认识的消息结构，描述了一个控制器请求访问其它设备、回应来自其它设备的请求以及侦测错误并记录的过程。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。它已经成为一种通用工业标准，可以将不同厂商生产的控制设备（例如：变频器，伺服驱动器，智能仪表，信号采集卡等）连成工业网络，进行集中监控。,MODBUS组网图例,Modbus主/从协议原理,Modbus串行链路协议是一个主-从协议。在同一时间，只能将一个主站连接到总线，将一个
2、或多个从站（最大数量为247）连接到相同的串行总线。Modbus 通讯总是由主站发起，当从站没有收到来自主站的请求时，将不会发送数据。主站同时只能启动一个Modbus事务处理，从站之间不能相互通信。,Modbus主/从协议原理,主站用两种模式向从站发出Modbus请求，分别为单播模式和广播模式。单播模式工作方式：由主站寻址单个从站，从站接收并处理完请求之后，向主站返回一个报文（一个应答）。在这种模式下，一个Modbus 事务处理包含2 个报文：一个是主站的请求，另一个是从站的应答。每个从站必须有唯一的地址（1247），这样才能区别于其它站而被独立地寻址。广播模式工作方式：主站可以向所有的从站发
3、送请求，对于主站广播的请求没有应答返回，广播请求必须是写命令，所有设备必须接收写功能的广播，地址0被保留用来识别广播通信。,Modbus寻址原则,Modbus寻址空间由256个不同地址组成。地址0为广播地址，所有从站必须识别广播地址。Modbus主站没有特定地址，只有从站有一个地址，在Modbus串行总线上，这个地址必须是唯一的。表1 Modbus寻址空间分配,Require-Respond（请求-响应）周期,Require-Respond（请求-响应）周期,（1）请求 主设备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
4、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）响应 如果从设备产生一个正常的回应，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（例如寄存器值或状态）。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。,传输模式（Modbus的2种变种）,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网络中进行通信。用户可以选择
5、想要的模式，包括波特率、校验方式等串口通信参数，在配置每个控制器的时候，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。（1）ASCII模式 当控制器设为在Modbus网络上以ASCII模式通信时，在消息中的每个数据字节都转换为两个表示其16进制编码的ASCII字符发送。这种方式的主要优点是人工可读、字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误，缺点是表示方式冗长。 （2）RTU模式 当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信时，在消息中的每个字节以8个bit发送。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。,Modbus消息
6、帧格式,（1）ASCII帧 使用ASCII模式，消息以冒号 : 字符（ASCII码 3AH）开始，以回车换行符结束（ASCII码 0DH，0AH），其它域可以使用的传输字符是”0.9，A.F”。 网络上的设备不断侦测 : 字符，当有一个 : 接收到时，每个设备都解码下个域（地址域）来判断是否发给自己的。 消息中字符间发送的时间间隔最长不能超过1秒，否则接收的设备将认为是传输错误。一个典型的ASCII模式消息帧如下所示：起始位 设备地址 功能代码 数据 LRC校验 结束符1个字符 2个字符 2个字符 n个字符 2个字符 2个字符,Modbus消息帧格式,Modbus消息帧格式,2）RTU帧 使用
7、RTU模式，两个连续发送的数据帧之间至少要有3.5个字符的停顿时间间隔。传输的第一个域是设备地址。网络设备不断侦测网络总线上的有效数据和停顿间隔时间，当第一个域（地址域）接收到，每个设备都进行解码以判断是否发往自己的。如果发送完一个数据帧，间隔时间小于3.5个字符时间又发送第二个数据帧，那么接收站点就会误认为它们是同一个数据帧，从而造成接受数据混乱。一个典型的RTU模式消息帧如下所示。起始位 设备地址 功能代码 数据 CRC校验 结束符28Bit 8Bit 8Bit n个8Bit 16Bit 28Bit,Modbus消息帧格式,Modbus差错控制,标准的Modbus网络有两种错误校验方法。错
8、误校验域的内容视所选的校验方法而定。 （1）ASCII 当选用ASCII模式作字符帧，错误校验域包含两个ASCII字符。这是使用LRC（纵向冗长校验）方法对消息内容计算得出的，不包括开始的冒号符及回车换行符。LRC字符附加在回车换行符前面。 （2）RTU 当选用RTU模式作字符帧，错误校验域包含一个16Bits值。错误校验域的内容是通过对消息内容进行CRC（循环冗长校验）方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加时先是低字节然后是高字节，故CRC的高位字节是发送消息的最后一个字节。,Modbus功能码与数据类型,Modbus功能码与数据类型,数据类型IEEE标准的浮点数32位整型数8位数据混合数据类型整数中的位域整数倍数,
