MODBUS入門(mén)講解-新手必看參考模板

1、MODBUS詳解精簡(jiǎn)版一、基本術(shù)語(yǔ)1、  字word、字節(jié)byte、位bit1 word = 2 byte;1 byte = 8 bit.2、  校驗(yàn)碼校驗(yàn)碼是由前面的數(shù)據(jù)通過(guò)某種算法得出的，用以檢驗(yàn)該組數(shù)據(jù)的正確性。代碼作為數(shù)據(jù)在向計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行輸入時(shí)，容易產(chǎn)生輸入錯(cuò)誤，為了減少這種輸入錯(cuò)誤，編碼專(zhuān)家發(fā)明了各種校驗(yàn)檢錯(cuò)方法，并依據(jù)這些方法設(shè)置了校驗(yàn)碼。常用的校驗(yàn)有：累加和校驗(yàn)SUM、字節(jié)異或校驗(yàn)XOR、縱向冗余校驗(yàn)LRC、循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC3、  協(xié)議和接口協(xié)議是一種規(guī)范和約定，是一種通訊的語(yǔ)言，規(guī)定了通信雙方能夠識(shí)別并使用的

2、消息結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式。接口是一種設(shè)備的物理連接，指的是在物理層上的定義，像RS422/RS232/RS485/以太網(wǎng)口等。協(xié)議和接口并不是一個(gè)概念，不能混淆。Modbus協(xié)議一般運(yùn)行在RS485物理接口上，半雙工的，是一種主從協(xié)議。二、Modbus協(xié)議概述Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)控制器之間、控制器由網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備之間的通信，支持傳統(tǒng)的RS232/RS422/RS485和最新發(fā)展的以太網(wǎng)設(shè)備。它已經(jīng)成為一種通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中控制。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu)。Modbus協(xié)議是一種請(qǐng)求應(yīng)答方式的協(xié)議。

3、三、兩種傳輸方式1、  ASCII模式ASCII：美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼特點(diǎn)：     消息中每個(gè)8bit都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送  1個(gè)起始位、7個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和1個(gè)停止位（或者兩個(gè)停止位）1 / 7       錯(cuò)誤檢測(cè)域是LRC檢驗(yàn)  字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤2、  RTU模式 RTU:遠(yuǎn)程終端單元 特點(diǎn)：      消息中每個(gè)8bit字節(jié)包含兩個(gè)4b

4、it的十六進(jìn)制字符，因此，在波特率相同的情況下，傳輸效率比ascii傳輸方式大      1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和1個(gè)停止位（或者兩個(gè)停止位）       錯(cuò)誤檢測(cè)域是CRC檢驗(yàn)       消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開(kāi)始。整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流傳輸。如果在幀完成之前有超過(guò)1.5個(gè)字符時(shí)間的停頓時(shí)間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一個(gè)字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果一個(gè)新消息在小

5、于3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開(kāi)始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。1.53.5個(gè)字符間隔就算接收異常，只有超過(guò)3.5個(gè)字符間隔才認(rèn)為幀結(jié)束。目前常用的是RTU傳輸方式，因?yàn)橄旅娴膶⒁訰TU傳輸方式為例.四、報(bào)文格式讀數(shù)據(jù)：下行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址高字節(jié)寄存器起始地址低字節(jié)讀取寄存器個(gè)數(shù)高字節(jié)讀取寄存器個(gè)數(shù)低字節(jié)CRC校驗(yàn)低CRC校驗(yàn)高上行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼返回字節(jié)個(gè)數(shù)寄存器數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)寫(xiě)數(shù)據(jù)：下行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址寫(xiě)寄存器個(gè)數(shù)要寫(xiě)的數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)上行報(bào)文：從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址寫(xiě)寄存器個(gè)數(shù)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)1、  從機(jī)地址范

6、圍：1247,0為廣播地址，占一個(gè)字節(jié)。理論上Modbus協(xié)議可以接247個(gè)從機(jī)，但若用于485接口上則由于485接口的限制，在沒(méi)有中繼情況下，最多可以接32個(gè)從機(jī)。2、功能碼，1255，占一個(gè)字節(jié)，有些代碼適用于所有的控制器，有些事應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。電力系統(tǒng)中modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)主要分為四類(lèi)：離散量輸入、線圈狀態(tài)、輸入寄存器、保持寄存器。離散量輸入對(duì)應(yīng)開(kāi)入（遙信），線圈狀態(tài)對(duì)應(yīng)哪開(kāi)出（遙控），輸入寄存器對(duì)應(yīng)只讀的模擬量（遙測(cè)），保持寄存器對(duì)應(yīng)可讀可寫(xiě)的模擬量（遙調(diào)）。從機(jī)若正常返回，則功能不變，若錯(cuò)誤返回，則功能碼的最高位為1，且從機(jī)會(huì)將一獨(dú)特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域

7、中，以便于告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯(cuò)誤。主設(shè)備應(yīng)用程序得到異議的回應(yīng)后，典型的處理過(guò)程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的消息并報(bào)告給操作員。如03功能碼，錯(cuò)誤返回為83。電力系統(tǒng)中常用功能碼表數(shù)據(jù)類(lèi)型讀功能碼寫(xiě)功能碼對(duì)象類(lèi)型離散量輸入02 單個(gè)位線圈狀態(tài)0105,15單個(gè)位輸入寄存器04 16位字保持寄存器0306,1616位字上表中是對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)類(lèi)型的標(biāo)準(zhǔn)功能碼，但在實(shí)際應(yīng)用中，廠家通常會(huì)根據(jù)實(shí)用性做些變通，但并不影響數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。3、寄存器起始地址寄存器起始地址占兩個(gè)字節(jié)，高字節(jié)在前，低字節(jié)在后。Modbus協(xié)議中數(shù)據(jù)模型常用的有兩種，帶有4個(gè)獨(dú)立塊的modbus數(shù)據(jù)模型和僅有1個(gè)

8、塊的modbus數(shù)據(jù)模型，對(duì)于不同的數(shù)據(jù)模型參數(shù)地址的編制不同。一般采用1個(gè)塊的modbus數(shù)據(jù)模型，如下數(shù)據(jù)類(lèi)型參數(shù)地址,寄存器編號(hào)離散量輸入000010FFFF線圈狀態(tài)100011FFFF輸入寄存器300013FFFF保持寄存器400014FFFFModbus協(xié)議中寄存器地址從1開(kāi)始，而實(shí)際存儲(chǔ)中地址從0開(kāi)始。假如要讀取寄存器編號(hào)為40005（4為塊編號(hào)，5為modbus中寄存器地址）的寄存器的數(shù)據(jù)，則應(yīng)把00 04放入報(bào)文的地址域。寄存器定義，又名碼表或者信息點(diǎn)表，應(yīng)由廠家提供的。舉例：寄存器編號(hào)屬性定義系數(shù)備注40001ROA相電壓 從40048中讀取電壓系數(shù)40002ROB

9、相電壓 如要讀A相電壓，則應(yīng)將0x00 0x00放入寄存器起始地址域中。4、要讀取的寄存器個(gè)數(shù)寄存器個(gè)數(shù)占兩個(gè)字節(jié)，同樣是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后，下行報(bào)文使用。  5、數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) 數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，占一個(gè)字節(jié)，上行報(bào)文用，不同于寄存器個(gè)數(shù)。 6、數(shù)據(jù)域 數(shù)據(jù)域占n個(gè)字節(jié)，也是高字節(jié)在前，低字節(jié)在后  7、CRC校驗(yàn) CRC校驗(yàn)占兩個(gè)字節(jié)，低字節(jié)在前，高字節(jié)在后CRC常用函數(shù)如下：unsigned char *puchMsg ;unsigned short usDataLen ;unsigned int CRC16(unsigned char puchMsg, uns

10、igned int usDataLen)unsigned char uchCRCHi = 0xFF ;unsigned char uchCRCLo = 0xFF ;unsigned uIndex ;while (usDataLen-)uIndex = uchCRCHi *puchMsgg+ ;uchCRCHi = uchCRCLo auchCRCHiuIndex ;uchCRCLo = auchCRCLouIndex ;return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo) ;設(shè)返回值為crc，則將crc>>8和crc&0xff依次放入報(bào)文中。這里將

11、高字節(jié)先入，是因?yàn)樵赾rc校驗(yàn)函數(shù)中已經(jīng)將高低字節(jié)做了調(diào)換。五、報(bào)文實(shí)例1、讀40005、40006兩個(gè)寄存器，假設(shè)從機(jī)地址為1下行報(bào)文：01 03 00 04 00 02 85 ca從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址讀取寄存器個(gè)數(shù)CRC校驗(yàn)010300 0400 0285 ca上行報(bào)文：01 03 04 00 00 00 00 21 33從機(jī)地址功能碼返回字節(jié)個(gè)數(shù)寄存器40005數(shù)據(jù)寄存器40006數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)01030400 0000 0021 332、向40005寄存器中寫(xiě)入0x12，0x34，假設(shè)從機(jī)地址為1下行報(bào)文：01 06 00 04 00 01 12 34 4a b0從機(jī)地址功能碼

12、寄存器起始地址讀取寄存器個(gè)數(shù)要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)010300 0400 0112 3485 ca上行報(bào)文：01 06 00 04 00 01 12 34 4a b0從機(jī)地址功能碼寄存器起始地址讀取寄存器個(gè)數(shù)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)010300 0400 0112 3485 caModbus協(xié)議定義的寄存器地址是5位十進(jìn)制地址，即：線圈（DO）地址：0000009999觸點(diǎn)（DI）地址：1000019999 輸入寄存器（AI）地址：3000039999輸出寄存器（AO）地址：4000049999 由于上述各類(lèi)地址是唯一對(duì)應(yīng)的，因此有些資料就以其第一個(gè)數(shù)字區(qū)分各類(lèi)地址，即：0x代表線圈（DO）類(lèi)地址

13、，1x代表觸點(diǎn)（DI）類(lèi)地址、 3x代表輸入寄存器（AI）類(lèi)地址、4x代表輸出寄存器（AO）類(lèi)地址。在實(shí)際編程中，由于前綴的區(qū)分作用，所以只需說(shuō)明后4位數(shù)，而且需轉(zhuǎn)換為4位十六進(jìn)制地址。關(guān)于 MODBUS 各地址的說(shuō)明 MODBUS 協(xié)議中設(shè)備類(lèi)型為 0x，1x，3x，4x，5x，6x，還有 4x_bit，3x_bit 等，下面分別說(shuō)明這些設(shè)備類(lèi)型在 MODBUS 協(xié)議中支持哪些功能碼。0x： 是一個(gè)可讀可寫(xiě)的設(shè)備類(lèi)型，相當(dāng)于操作 PLC 的輸出點(diǎn)。該設(shè)備類(lèi)型讀位狀態(tài)的時(shí)候，

14、發(fā)出的功能碼為 01H，寫(xiě)位狀態(tài)的時(shí)候發(fā)出的功能碼為 05H。 1x：是一個(gè)只讀的設(shè)備類(lèi)型，相當(dāng)于讀 PLC 的輸入點(diǎn)。讀位狀態(tài)的時(shí)候發(fā)出的功能碼為 02H。 3x： 是一個(gè)只讀的設(shè)備類(lèi)型，相當(dāng)于讀 PLC 的模擬量。讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，發(fā)出的功能碼為 04H。 4x：是一個(gè)可讀可寫(xiě)的設(shè)備類(lèi)型，相當(dāng)于操作 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器。當(dāng)讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，發(fā)出的功能碼是 03H，當(dāng)寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候發(fā)出的功能碼是 10H。 5x： 該設(shè)備類(lèi)

15、型與 4x 的設(shè)備類(lèi)型屬性是一樣的。即發(fā)出讀寫(xiě)的功能碼完全一樣。不同之處在于，當(dāng)為雙字時(shí)，例如 32_bit unsigned 格式的數(shù)據(jù)，使用 5x 和 4x 兩種設(shè)備類(lèi)型分別讀取數(shù)據(jù)時(shí)，高字和低字的位置是顛倒的。例如，使用 4x 設(shè)備類(lèi)型讀到的數(shù)據(jù)是 0x1234，那么使用 5x設(shè)備類(lèi)型讀取的數(shù)據(jù)是 0x3412。 6x： 是一個(gè)可讀可寫(xiě)的設(shè)備類(lèi)型，讀數(shù)據(jù)的時(shí)候發(fā)出的功能碼也是 03H，與 4x 不同之處在于寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候，發(fā)出的功能碼為 06H，即