modbus 协议(1)

       提到通信方式,一般包括两方面的内容:物理接口和通信协议。物理接口是指RS232、RS485、RJ-45等;通信协议是指modbus、PPI、Profibus、自定义的协议等。

     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。(此段是摘抄。。。)

下面主要介绍modbus协议,modbus协议是公开的,应用非常广泛。

1、modbus通信方式

 (1) 通信采用主从原则,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)查询和回应

     查询消息中包含的地址码用于选中与该地址码对应的从设备;功能码告之被选中的从设备要执行何种功能。

     从设备接收到主机的查询请求,产生回应,在回应消息中的功能代码与查询消息中的功能代码相对应;数据段包括了从设备收集的数据。

(3)两种传输方式

       标准的Modbus有两种传输模式(ASCIIRTU)在一个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(波特率、校验方式等)
      ASCII模式 :所有信息以ASCII的形式发送和接收 ;如06H ----->30H   36H

     一个信息帧的格式:
   -------------------------------------------
   | 地址 | 功能代码 | 数据数量 | 数据1 ... 数据n | LRC高字节 | LRC低字节 | 回车 | 换行 |
   ------------------------------------------- 
    RTU模式 :所有信息以十六进制数的形式发送和接收 ;如06H

     一个信息帧的格式:
   ------------------------------------
   | 地址 | 功能代码 | 数据数量 | 数据1 ... 数据n | CRC高字节 | CRC低字节 | 
   ------------------------------------
    所选的ASCIIRTU方式仅适用于标准的Modbus网络,它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位,以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。在其它网络上(MAPModbus Plus)Modbus消息被转成与串行传输无关的帧。
    ASCII模式通讯效率较低,因此多采用RTU模式

(4)Modbus RTU模式

    当采用RTU(远程终端单元)模式通信时,在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。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。

代码系统
    8位二进制,十六进制数0...9A...F
    消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成
每个字节的传输格式如下(即采用串行通信中的异步通信方式):
    1个起始位
    8个数据位,最小的有效位先发送
    1个奇偶校验位,无校验则无
    1个停止位(有校验时)2Bit(无校验时)

modbus 协议(1)_第1张图片

2、信息格式

modbus协议的一个信息帧由地址码、功能码、数据区、CAC校验码四部分组成。

(1)地址码:地址码为通讯传送的第一个字节(8bit)。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,只有符合地址码的从机才能响应回送,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。

(2)功能码:通讯传送的第二个字节。ModBus通讯规约定义功能号为1127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(比如功能码大于127),则表明从机没有响应操作或发送出错。

(3)数据区:数据区是根据不同的功能码而不同。数据区包含数据存放起始地址、数据长度、实际数据和参数等。实际的数据可以时数字量、模拟量;也可以时浮点数。

(4)CRC校验: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。






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