modbus通訊協(xié)議簡介(編輯修改稿)
2024-08-26 16:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)制值。它由傳輸設(shè)備計算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計算收到消息的 CRC，并與接收到的 CRC 域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。 CRC 是先調(diào)入一值是全 1的 16 位寄存器，然后調(diào)用一過程將消息中連續(xù)的 8 位字節(jié)各當(dāng)前寄存器中的值進(jìn)行處理。僅每個字符中的 8Bit 數(shù)據(jù)對 CRC 有效，起始位和停止位以及奇偶校驗位均無效。 CRC 產(chǎn)生過程中，每個 8位字符都單獨和寄存器內(nèi)容相或 (OR)，結(jié)果向最低有效位方向移動，最高有效位以 0 填充。 LSB 被提取出來檢測，如果 LSB 為 1，寄存器單獨和預(yù)置的值或一下，如果 LSB為 0，則不進(jìn)行。整個過程要重復(fù) 8次。在最后一位 (第 8 位 )完成后，下一個 8 位字節(jié)又單獨和寄存器的當(dāng)前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)都執(zhí)行之后的 CRC 值。 CRC 添加 到消息中時，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。ModBus 網(wǎng)絡(luò)是一個工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機(jī)通過公用線路或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。 ModBus 網(wǎng)絡(luò)只有一個主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持 247 個之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個系統(tǒng)，各 PC 可以和中心主機(jī)交換信息而不影響各 PC 執(zhí)行本身的控制任務(wù)。 (1)ModBus 的傳輸方式在 ModBus 系統(tǒng)中有 2種傳輸模式可選擇。這 2 種傳輸模式與從機(jī) PC通信的能力是同等的。選擇時應(yīng)視所用 ModBus 主機(jī)而定，每個 ModBus 系統(tǒng)只能使用一種模式，不允許 2種模式混用。一種模式是 ASCII(美國信息交換碼 )，另一種模式是 RTU(遠(yuǎn)程終端設(shè)備 )。ASCII 可打印字符便于故障檢測，而且對于用高級語言 (如 Fortan)編程的主計算機(jī)及主 PC很適宜。 RTU 則適用于機(jī)器語言編程的計算機(jī)和 PC主機(jī)。用 RTU模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是 8位二進(jìn)制字符。如欲轉(zhuǎn)換為 ASCII 模式，則每個 RTU 字符首先應(yīng)分為高位和低位兩部分，這兩部分各含 4位，然后轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制等量值。用以構(gòu)成報文的 ASCII 字符都是十六進(jìn)制字符。 ASCII 模式使用的字符雖是 RTU 模式的兩倍，但 ASCII 數(shù)據(jù)的譯瑪和處理更為容易一些，此外，用 RTU模式時報文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，用 ASCII 模式，字符之間可產(chǎn)生長達(dá) 1s 的間隔，以適應(yīng)速度較快的機(jī)器。 (2)ModBus 的數(shù)據(jù)校驗方式 CRC16(循環(huán)冗余錯誤校驗 )CRC16錯誤校驗程序如下：報文 (此處只涉及數(shù)據(jù)位，不指起始位、停止位和任選的奇偶校驗位 )被看作是一個連續(xù)的二進(jìn)制，其最高有效位 (MSB)首選發(fā)送。報文先與 X↑ 16相乘 (左移 16位 )，然后看 X↑ 16+X↑15+X↑ 2+1 除， X↑ 16+X↑ 15+X↑ 2+1 可以表示為二進(jìn)制數(shù) 11000000000000101。整數(shù)商位忽略不記， 16 位余數(shù)加入該報文 (MSB 先發(fā)送 )，成為 2 個 CRC 校驗字節(jié)。余數(shù)中的 1全部初始化，以免所有的零成為一條報文被接收。經(jīng)上述處理而含有 CRC 字節(jié)的報文，若無錯誤，到接收設(shè)備后再被同一多項式 (X↑ 16+X↑15+X↑ 2+1)除，會得到一個零余數(shù) (接收設(shè)備核驗這個 CRC 字節(jié)，并將其與被傳送的 CRC 比較 )。全部運(yùn)算以 2為模 (無進(jìn)位 )。習(xí)慣于成串發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備會首選送出字符的最右位 (LSB最低有 效位 )。而在生成 CRC 情況下，發(fā)送首位應(yīng)是被除數(shù)的最高有效位 MSB。由于在運(yùn)算中不用進(jìn)位，為便于操作起見，計算 CRC時設(shè) MSB 在最右位。生成多項式的位序也必須反過來，以保持一致。多項式的MSB 略去不記，因其只對商有影響而不影響余數(shù)。生成 CRC16校驗字節(jié)的步驟如下：①裝如一個 16位寄存器，所有數(shù)位均為 1。②該 16位寄存器的高位字節(jié)與開始 8位字節(jié)進(jìn)行 異或 運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果放入這個 16位寄存器。③把這個16寄存器向右移一位。④若向右 (標(biāo)記位 )移出的數(shù)位是 1，則生成多項式1010000000000001 和這個寄 存器進(jìn)行 異或 運(yùn)算；若向右移出的數(shù)位是 0，則返回③。⑤重復(fù)③和④，直至移出 8 位。⑥另外 8 位與該十六位寄存器進(jìn)行 異或 運(yùn)算。⑦重復(fù)③ ~⑥，直至該報文所有字節(jié)均與 16 位寄存器進(jìn)行 異或 運(yùn)算，并移位 8 次。⑧這個 16 位寄存器的內(nèi)容即 2字節(jié) CRC 錯誤校驗，被加到報文的最高有效位。另外，在某些非 ModBus 通信協(xié)議中也經(jīng)常使用 CRC16 作為校驗手段，而且產(chǎn)生了一些 CRC16 的變種，他們是使用 CRC16 多項式 X↑ 16+X↑ 15+X↑ 2+1，單首次裝入的 16位寄存器為 0000；使用 CRC16 的反序 X↑ 16+X↑ 14+X↑ 1+1，首次裝入寄存器值為 0000 或 FFFFH。 LRC(縱向冗余錯誤校驗 )LRC 錯誤校驗用于 ASCII 模式。這個錯誤校驗是一個 8 位二進(jìn)制數(shù)，可作為 2 個 ASCII十六進(jìn)制字節(jié)傳送。把十六進(jìn)制字符轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，加上無循環(huán)進(jìn)位的二進(jìn)制字符和二進(jìn)制補(bǔ)碼結(jié)果生成 LRC 錯誤校驗 (參見圖 )。這個 LRC 在接收設(shè)備進(jìn)行核驗，并與被傳送的 LRC 進(jìn)行比較，冒號 (： )、回車符號 (CR)、換行字符 (LF)和置入的其他任何非 ASCII 十六進(jìn)制字符在運(yùn)算時忽略不計。 Modbus 通訊協(xié)議圖片：圖片：圖片： Modbus 協(xié)議最初由 Modicon 公司開發(fā)出來，在 1979 年末該公司成為施耐德自動化 (Schneider Automation)部門的一部分，現(xiàn)在 Modbus已經(jīng)是工業(yè)領(lǐng)域全球最流行的協(xié)議。此協(xié)議支持傳統(tǒng)的 RS23 RS42 RS485 和以太網(wǎng)設(shè)備。許多工業(yè)設(shè)備，包括 PLC， DCS，智能儀表等都在使用Modbus 協(xié)議作為他們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。有了它，
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