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*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*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zui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。每个从机都必须有*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zui高位。再检查zui低位，如果zui低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或，如果zui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，zui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zui高位，检查zui低位；　　　　如果zui低位为0：重复第3步（再次移位）;如果zui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；　　　　zui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zui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;　　　　dcb.Parity=EVENPARITY;//NOPARITY;　　　　dcb.StopBits=ONESTOPBIT;　　　　error=SetCommState（hCom,&dcb）;　　　　（二）、CRC校验码计算　　　　UINTcrc　　　　voidcalccrc（BYTEcrcbuf）　　　　{　　　　BYTEi;　　　　crc=crc^crcbuf;　　　　for（i=0;i<8;i++）　　　　{　　　　BYTETT;　　　　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。