modbus_rtu.dll V3.3 modbus rtu通信協(xié)議串口通訊動態(tài)鏈接庫DLL(以下簡稱DLL)，是為滿足工業(yè)通信需要，

針對工業(yè)領(lǐng)域要求上位機(jī)對PLC、工業(yè)儀表通訊實(shí)時(shí)采集與控制的組態(tài)編程而設(shè)計(jì)。

本DLL是采用Delphi語言開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)串口通訊庫，具有以下特點(diǎn)：

1)、遵循modbus rtu串口通訊協(xié)議；

2)、支持多串口并發(fā)操作，支持多線程串口通訊，將串口通訊對主程序的影響降至最低；

3)、實(shí)時(shí)性、可靠性好,通用性強(qiáng)；

4)、適用于多PLC(下位機(jī))聯(lián)網(wǎng)和上位機(jī)通信，滿足多方面的需要；

5)、函數(shù)接口功能全，操作簡單，支持modbus rtu主要通信功能碼；

6)、支持USB、PC擴(kuò)展卡等擴(kuò)展串口號；

7)、支持多種操作系統(tǒng)win9x/win2000/winXP(標(biāo)準(zhǔn)Win32 DLL)；

8)、易于快速開發(fā)(VC等非RAD開發(fā)環(huán)境的開發(fā))；

9)、更新原有函數(shù)調(diào)用方式采用數(shù)組調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)生與接收，初學(xué)者快速入門；

10)、可在多種編程環(huán)境下使用，例如VB、VC、Delphi、PB、Labview、易語言等開發(fā)環(huán)境；

11)、擴(kuò)展了函數(shù)功能讀取下位機(jī)中的雙字、單精度浮點(diǎn)等類型數(shù)據(jù)，更加符合工業(yè)自動化領(lǐng)域的工控軟件的開發(fā)。

軟件版本更新及相關(guān)說明：

modbus_rtu.dll V3.3串口通訊鏈接庫，實(shí)現(xiàn)了對保持寄存器40001～4XXXX區(qū)數(shù)據(jù)讀寫(FCN03:讀、 FCN16:寫；

FCN06寫單個(gè)數(shù)據(jù))；對邏輯線圈00001～0XXXX的讀寫(FCN01:讀取一組線圈，F(xiàn)CN05:強(qiáng)置單線圈，F(xiàn)CN15強(qiáng)置多線圈)；

對輸入狀態(tài)10001～1XXXX的讀(FCN02)；對輸入寄存器30001～3XXXX的讀(FCN04)。

wangjun于2008年在原有modbus.dll V2.0,歷經(jīng)V3.0、V3.2版基礎(chǔ)上的更新版，重寫了函數(shù)結(jié)構(gòu)，采用數(shù)據(jù)接收

和發(fā)送緩沖區(qū)(數(shù)組)方式傳遞，讀出和寫入單元數(shù)據(jù)使用更方便。對于16位整數(shù)和32位整數(shù)讀取寫入均按有符號整數(shù)

處理,小數(shù)的返回按單精度浮點(diǎn)型(2進(jìn)制浮點(diǎn))處理讀取方式。提供擴(kuò)展功能函數(shù)，方便用戶實(shí)現(xiàn)混合數(shù)據(jù)讀取。

能夠同時(shí)滿足32個(gè)串口并發(fā)情況下的正常使用。

modbus_rtu.dll V3.3 分為完美版和單機(jī)版兩個(gè)版本。

注意：實(shí)例在使用時(shí)不能超出試用版的地址限制，否則無法正確通訊。
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DLL串口操作函數(shù)包括：

  1)、mbrtuComOpen打開串口；

  2)、mbrtuComClose關(guān)閉串口；
      
  3)、mbrtuSetDelay串口通訊延時(shí)設(shè)定；
                    
  4)、mbrtuComTrue判斷串口是否打開成功；
            
  5)、mbrtuComWork判斷串口是否正在工作中；

modbus rtu協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)功能碼函數(shù)：

  1)、mbrtufcn01  01功能碼:取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)(ON/OFF)；

  2)、mbrtufcn02  02功能碼:取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)(ON/OFF)；

  3)、mbrtufcn03  03功能碼:在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前16位整數(shù)值(字)；  

  4)、mbrtufcn04  04功能碼:在一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前16位整數(shù)值(字)；

  5)、mbrtufcn05  05功能碼:強(qiáng)置一個(gè)邏輯線圈的通斷狀態(tài)(ON/OFF)；  

  6)、mbrtufcn06  06功能碼:把16位整數(shù)值(字)裝入一個(gè)保持寄存器；

  7)、mbrtufcn15  15功能碼:強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷狀態(tài)(ON/OFF)；

  8)、mbrtufcn16  16功能碼:把16位整數(shù)值(字)裝入一串連續(xù)保持寄存器；    

modbus rtu協(xié)議延伸功能碼函數(shù)：

  1)、mbrtufcn03DInt  03功能碼 雙字:在2個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前32位整數(shù)值(雙字由2個(gè)寄存器組成)；  

  2)、mbrtufcn03Float 03功能碼 浮點(diǎn):在2個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前32位單精度浮點(diǎn)(浮點(diǎn)由2個(gè)寄存器組成)；

  3)、mbrtufcn04DInt  04功能碼 雙字:在2個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前32位整數(shù)值(雙字由2個(gè)寄存器組成)；  

  4)、mbrtufcn04Float 04功能碼 浮點(diǎn):在2個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前32位單精度浮點(diǎn)(浮點(diǎn)由2個(gè)寄存器組成)；  

  5)、mbrtufcn16DInt  16功能碼 雙字:把32位整數(shù)值(雙字由2個(gè)寄存器組成)裝入2個(gè)或多個(gè)連續(xù)保持寄存器；  

  6)、mbrtufcn16Float 16功能碼 浮點(diǎn):把32位位單精度浮點(diǎn)(浮點(diǎn)由2個(gè)寄存器組成)裝入2個(gè)或多個(gè)連續(xù)保持寄存器；  

  7)、mbrtuWordBitWrite 03功能碼延伸函數(shù):給一個(gè)16位整數(shù)值的0-15的位地址賦值；  

  8)、mbrtuWordBitSetReset  03功能碼延伸函數(shù):將一個(gè)16位整數(shù)值的0-15的位地址強(qiáng)置通斷一次；

modbus rtu協(xié)議DLL緩沖區(qū)傳遞功能函數(shù)包括：

  1)、mbrtuClearBuf  清除復(fù)位DLL緩存區(qū)；

  2)、mbrtufcn01Buf  01功能碼:取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)(ON/OFF)；  

  3)、mbrtufcn02Buf  02功能碼:取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)(ON/OFF)；

  4)、mbrtufcn03Buf  03功能碼:在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前16位整數(shù)值(字)；

  5)、mbrtufcn04Buf  04功能碼:在一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前16位整數(shù)值(字)；

  6)、mbrtufcn03DIntBuf  03功能碼 雙字:在2個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前32位整數(shù)值(雙字由2個(gè)寄存器組成)；

  7)、mbrtufcn04DIntBuf  04功能碼 雙字:在2個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前32位整數(shù)值(雙字由2個(gè)寄存器組成)；  

  8)、mbrtuIntDllBufRead  讀DLL整數(shù)緩存區(qū)值；
  
  9)、mbrtufcn03FloatBuf  03功能碼 浮點(diǎn):在2個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前32位單精度浮點(diǎn)(浮點(diǎn)由2個(gè)寄存器組成)；

10)、mbrtufcn04FloatBuf  04功能碼 浮點(diǎn):在2個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前32位單精度浮點(diǎn)(浮點(diǎn)由2個(gè)寄存器組成)；  

11)、mbrtuFloatDllBufRead  讀DLL浮點(diǎn)緩存區(qū)值；

12)、mbrtuWriteIntDllBuf   寫DLL整數(shù)緩存區(qū)值；

13)、mbrtufcn15Buf    15功能碼:強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷狀態(tài)(ON/OFF)；

14)、mbrtufcn16Buf    16功能碼:把16位整數(shù)值(字)裝入一串連續(xù)保持寄存器；  

15)、mbrtufcn16DIntBuf   16功能碼 雙字:把32位整數(shù)值(雙字由2個(gè)寄存器組成)裝入2個(gè)或多個(gè)連續(xù)保持寄存器；

16)、mbrtuWriteFloatDllBuf  寫DLL浮點(diǎn)緩存區(qū)值；  

17)、mbrtufcn16FloatBuf  16功能碼 浮點(diǎn):把32位位單精度浮點(diǎn)(浮點(diǎn)由2個(gè)寄存器組成)裝入2個(gè)或多個(gè)連續(xù)保持寄存器；


   這里，僅對PB開發(fā)環(huán)境使用DLL緩存區(qū)數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)行調(diào)用給出了

申明方式和調(diào)用舉例，其他非VC、VB、Delphi等語言需要使用DLL

緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時(shí)，調(diào)用DLL聲明請參考本語言對Windows標(biāo)準(zhǔn)

DLL的規(guī)則和函數(shù)原型進(jìn)行調(diào)用。

能夠正確傳遞數(shù)組的開發(fā)環(huán)境如VB、VC、delphi不推薦使用該部分

擴(kuò)展功能函數(shù)。

當(dāng)需要進(jìn)行16位整數(shù)、32位整數(shù)、32位浮點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行混合讀寫時(shí)，所需拓展函數(shù)包括：

  1)、DecBitBin  字整數(shù)的位抽��；

  2)、Int32ToInt_16h  雙字到字轉(zhuǎn)換高位字；  

  3)、Int32ToInt_16l  雙字到字轉(zhuǎn)換低位字；

  4)、Int16ToInt32  字到雙字的轉(zhuǎn)換；

  5)、Float32ToInt_16h 浮點(diǎn)到字轉(zhuǎn)換高位字；

  6)、Float32ToInt_16l 浮點(diǎn)到字轉(zhuǎn)換低位字；

  7)、Int16ToFloat32  字到浮點(diǎn)的轉(zhuǎn)換；  

  8)、介紹如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的混合讀取和寫入；

在VC中使用DLL一般都是采用動態(tài)聲明的方式，函數(shù)說明中給出的是Delphi的函數(shù)原型，

在VC中聲明時(shí)只要注意一下類型的對應(yīng)即可,Delphi中的longint類型對應(yīng)VC中的int類型

Delphi中的Pchar對應(yīng)VC中的char* ，下面給出主要函數(shù)的聲明：

在使用的文件的cpp中聲明一個(gè)句柄：

HINSTANCE hinstDLL;

用來標(biāo)識導(dǎo)入的動態(tài)鏈接庫。

1)、按下例說明聲明相關(guān)各個(gè)函數(shù)：(在cpp文件的頭處聲明)

typedef int (_stdcall *pOpen)(int nport, int BaudRate, int DataBits, char* Parity, int StopBits, char* User);
typedef int (_stdcall *pClose)(int nport);
typedef int (_stdcall *pSetDelay)(int value);
typedef int (_stdcall *pComTrue)(int nport);
typedef int (_stdcall *pComWork)(int nport);

typedef int (_stdcall *pfcn01)(int nport, int node, int address, int Count,int* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn02)(int nport, int node, int address, int Count,int* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn03)(int nport, int node, int address, int Count,int* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn04)(int nport, int node, int address, int Count,int* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn05)(int nport, int node, int address, int value);
typedef int (_stdcall *pfcn06)(int nport, int node, int address, int value);
typedef int (_stdcall *pfcn15)(int nport, int node, int address, int Count,int* TxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn16)(int nport, int node, int address, int Count,int* TxdBuffer);

typedef int (_stdcall *pfcn03DInt)(int nport, int node,  int regular, int address, int Count,int* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn03Float)(int nport, int node,  int regular, int address, int Count,float* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn04DInt)(int nport, int node,  int regular, int address, int Count,int* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn04Float)(int nport, int node,  int regular, int address, int Count,float* RxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn16DInt)(int nport, int node, int regular, int address, int Count,int* TxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pfcn16Float)(int nport, int node, int regular, int address, int Count,float* TxdBuffer);
typedef int (_stdcall *pWbitWrite)(int nport, int node, int address, int Bit, int value);
typedef int (_stdcall *pWbitSetReset)(int nport, int node, int address, int Bit);

typedef int (_stdcall *pBitBin)(int value, int Bitaddress);
typedef int (_stdcall *p32I_16h)(int value);
typedef int (_stdcall *p32I_16l)(int value);
typedef int (_stdcall *p16I_32I)(int valueH, int valueL);
typedef int (_stdcall *p32f_16h)(float value);
typedef int (_stdcall *p32f_16l)(float value);
typedef float (_stdcall *p16I_32f)(int valueH, int valueL);

2)、建立動態(tài)鏈接庫的新函數(shù)名：(在cpp文件的頭處聲明)

pOpen mOpen;
pClose mClose;
pSetDelay mSetDelay;
pComTrue mComTrue;
pComWork mComWork;

pfcn01 mfcn01;
pfcn02 mfcn02;
pfcn03 mfcn03;
pfcn04 mfcn04;
pfcn05 mfcn05;
pfcn06 mfcn06;
pfcn15 mfcn15;
pfcn16 mfcn16;

pfcn03DInt mfcn03DInt;
pfcn03Float mfcn03Float;
pfcn04DInt mfcn04DInt;
pfcn04Float mfcn04Float;
pfcn16DInt mfcn16DInt;
pfcn16Float mfcn16Float;
pWbitWrite mWbitWrite;
pWbitSetReset mWbitSetReset;

pBitBin mBitBin;
p32I_16h m32I_16h;
p32I_16l m32I_16l;
p16I_32I m16I_32I;
p32f_16h m32f_16h;
p32f_16l m32f_16l;
p16I_32f m16I_32f;

3)、導(dǎo)入動態(tài)鏈接庫，如例所示：(在cpp文件的OnInitDialog過程建立)：

hinstDLL = LoadLibrary("modbus_rtu.dll");

4)、判斷dll文件是否存在并聲明并建立動態(tài)鏈接庫中的函數(shù)與新函數(shù)名的對應(yīng)關(guān)系，

如下：(在cpp文件的OnInitDialog過程建立)：

if (hinstDLL)
{
   mOpen = (pOpen)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuComOpen");
   mClose = (pClose)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuComClose");
   mSetDelay = (pSetDelay)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuSetDelay");
   mComTrue = (pComTrue)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuComTrue");
   mComWork = (pComWork)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuComWork");

   mfcn01 = (pfcn01)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn01");
   mfcn02 = (pfcn02)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn02");
   mfcn03 = (pfcn03)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn03");
   mfcn04 = (pfcn04)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn04");
   mfcn05 = (pfcn05)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn05");
   mfcn06 = (pfcn06)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn06");
   mfcn15 = (pfcn15)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn15");
   mfcn16 = (pfcn16)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn16");
    
   mfcn03DInt = (pfcn03DInt)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn03DInt");
   mfcn03Float = (pfcn03Float)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn03Float");
   mfcn04DInt = (pfcn04DInt)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn04DInt");
   mfcn04Float = (pfcn04Float)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn04Float");
   mfcn16DInt = (pfcn16DInt)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn16DInt");
   mfcn16Float = (pfcn16Float)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtufcn16Float");
   mWbitWrite = (pWbitWrite)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuWordBitWrite");
   mWbitSetReset = (pWbitSetReset)GetProcAddress (hinstDLL,"mbrtuWordBitSetReset");  

   mBitBin = (pBitBin)GetProcAddress (hinstDLL,"DecBitBin");
   m32I_16h = (p32I_16h)GetProcAddress (hinstDLL,"Int32ToInt_16h");
   m32I_16l = (p32I_16l)GetProcAddress (hinstDLL,"Int32ToInt_16l");
   m16I_32I= (p16I_32I)GetProcAddress (hinstDLL,"Int16ToInt32");
   m32f_16h = (p32f_16h)GetProcAddress (hinstDLL,"Float32ToInt_16h");
   m32f_16l = (p32f_16l)GetProcAddress (hinstDLL,"Float32ToInt_16l");
   m16I_32f= (p16I_32f)GetProcAddress (hinstDLL,"Int16ToFloat32");
  
   AfxMessageBox("modbus_rtu.dll已成功載入！");
}
else
{
  AfxMessageBox("沒找到modbus_rtu.dll！");
  SendMessage(WM_CLOSE);
}  

注：雙引號中為動態(tài)鏈接庫中的原有函數(shù)名。


函數(shù)中用到了char*型參數(shù)，這里介紹下char*與Cstring的相互轉(zhuǎn)換的函數(shù)：

(1)char*->CString

char* sz;
CString str;
str.Format("%s",sz);  //可以用此函數(shù)將讀取的值轉(zhuǎn)成字符串

(2) CString -> char*

CString str;
char* sz = str.GetBuffer(0);//可將字符串轉(zhuǎn)成char*給函數(shù)賦值


5）、當(dāng)不再需要使用DLL時(shí)記得關(guān)閉串口及釋放動態(tài)鏈接庫，(在OnDestroy事件中釋放)

if(hinstDLL)
{
   int k = mComTrue(mnport);
   if (k==1)
   {
      mClose(mnport);
   }    
   FreeLibrary(hinstDLL);
}

Modbus通信協(xié)議

一、Modbus 協(xié)議簡介

Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(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)行集中監(jiān)控。

此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。

當(dāng)在一Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯誤檢測的方法。

1、在Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸

標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)�？刂破髂苤苯踊蚪�(jīng)由Modem組網(wǎng)。

控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。

主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯誤檢測域。

從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立一錯誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。

2、在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸

在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這樣在單獨(dú)的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個(gè)內(nèi)部通道可允許同時(shí)發(fā)生的傳輸進(jìn)程。

在消息位，Modbus協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。如果一控制器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)控制器接收到一消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。

3、查詢—回應(yīng)周期






（1）查詢    查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行功能的任何附加信息。例如功能代碼03是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯誤檢測域?yàn)閺脑O(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。

（2）回應(yīng)    如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。如果有錯誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯誤的，同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯誤信息的代碼。錯誤檢測域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。

二、兩種傳輸方式

控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。

ASCII模式

:
地址
功能代碼
數(shù)據(jù)數(shù)量
數(shù)據(jù)1
...
數(shù)據(jù)n
LRC高字節(jié)
LRC低字節(jié)
回車
換行


RTU模式

地址
功能代碼
數(shù)據(jù)數(shù)量
數(shù)據(jù)1
...
數(shù)據(jù)n
CRC高字節(jié)
CRC低字節(jié)


所選的ASCII或RTU方式僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸?shù)南�息段的每一位，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。

在其它網(wǎng)絡(luò)上（象MAP和Modbus Plus）Modbus消息被轉(zhuǎn)成與串行傳輸無關(guān)的幀。

1、ASCII模式

當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯誤。

代碼系統(tǒng)

·   十六進(jìn)制，ASCII字符0...9，A...F

·   消息中的每個(gè)ASCII字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成

每個(gè)字節(jié)的位

·   1個(gè)起始位

·   7個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送

·   1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無

·   1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無校驗(yàn)時(shí)）

錯誤檢測域     LRC(縱向冗長檢測)

2、RTU模式

當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。

代碼系統(tǒng)

·   8位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù)0...9，A...F

·   消息中的每個(gè)8位域都是一個(gè)兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成

每個(gè)字節(jié)的位

·   1個(gè)起始位

·   8個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送

·   1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無

·   1個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè)Bit（無校驗(yàn)時(shí)）

錯誤檢測域     CRC(循環(huán)冗長檢測)

三、Modbus消息幀

兩種傳輸模式中（ASCII或RTU），傳輸設(shè)備以將Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點(diǎn)和終點(diǎn)的幀，這就允許接收的設(shè)備在消息起始處開始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個(gè)設(shè)備被選中（廣播方式則傳給所有設(shè)備），判知何時(shí)信息已完成。部分的消息也能偵測到并且錯誤能設(shè)置為返回結(jié)果。

1、ASCII幀

使用ASCII模式，消息以冒號（:）字符（ASCII碼 3AH）開始，以回車換行符結(jié)束（ASCII碼 0DH,0AH）。

其它域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0...9,A...F。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不斷偵測“:”字符，當(dāng)有一個(gè)冒號接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)備都解碼下個(gè)域（地址域）來判斷是否發(fā)給自己的。

消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長不能超過1秒，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯誤。一個(gè)典型消息幀如下所示：

起始位
設(shè)備地址
功能代碼
數(shù)據(jù)
LRC校驗(yàn)
結(jié)束符

1個(gè)字符
2個(gè)字符
2個(gè)字符
n個(gè)字符
2個(gè)字符
2個(gè)字符


圖2 ASCII消息幀

2、RTU幀

使用RTU模式，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始。在網(wǎng)絡(luò)波特率下多樣的字符時(shí)間，這是最容易實(shí)現(xiàn)的(如下圖的T1-T2-T3-T4所示)。傳輸?shù)牡谝粋�(gè)域是設(shè)備地址�？梢允褂玫膫鬏斪址�是十六進(jìn)制的0...9,A...F。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋�(gè)域（地址域）接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自己的。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開始。

整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。如果在幀完成之前有超過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)新消息在小于3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯誤，因?yàn)樵谧詈蟮腃RC域的值不可能是正確的。一典型的消息幀如下所示：

起始位
設(shè)備地址
功能代碼
數(shù)據(jù)
CRC校驗(yàn)
結(jié)束符

T1-T2-T3-T4
8Bit
8Bit
n個(gè)8Bit
16Bit
T1-T2-T3-T4


圖3 RTU消息幀

3、地址域

消息幀的地址域包含兩個(gè)字符（ASCII）或8Bit（RTU）�？赡艿膹脑O(shè)備地址是0...247 (十進(jìn)制)。單個(gè)設(shè)備的地址范圍是1...247。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時(shí)，它把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中，以便主設(shè)備知道是哪一個(gè)設(shè)備作出回應(yīng)。

地址0是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識。當(dāng)Modbus協(xié)議用于更高水準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，廣播可能不允許或以其它方式代替。

4、如何處理功能域

消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符（ASCII）或8Bits（RTU）�？赡艿拇�碼范圍是十進(jìn)制的1...255。當(dāng)然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應(yīng)用于某種控制器，還有些保留以備后用。

當(dāng)消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時(shí)，功能代碼域?qū)⒏嬷畯脑O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。例如去讀取輸入的開關(guān)狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，讀從設(shè)備的診斷狀態(tài)，允許調(diào)入、記錄、校驗(yàn)在從設(shè)備中的程序等。

當(dāng)從設(shè)備回應(yīng)時(shí)，它使用功能代碼域來指示是正�；貞�(yīng)(無誤)還是有某種錯誤發(fā)生（稱作異議回應(yīng)）。對正�；貞�(yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。對異議回應(yīng)，從設(shè)備返回一等同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯1。

例如：一從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼：0 0 0 0 0 0 1 1 （十六進(jìn)制03H）

對正�；貞�(yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)同樣的功能代碼。對異議回應(yīng)，它返回： 1 0 0 0 0 0 1 1 （十六進(jìn)制83H）

除功能代碼因異議錯誤作了修改外，從設(shè)備將一獨(dú)特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這能告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯誤。

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。

5、數(shù)據(jù)域

數(shù)據(jù)域是由兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)集合構(gòu)成的，范圍00...FF。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，這可以是由一對ASCII字符組成或由一RTU字符組成。

從主設(shè)備發(fā)給從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)備必須用于進(jìn)行執(zhí)行由功能代碼所定義的所為。這包括了象不連續(xù)的寄存器地址，要處理項(xiàng)的數(shù)目，域中實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。

例如，如果主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器（功能代碼03），數(shù)據(jù)域指定了起始寄存器以及要讀的寄存器數(shù)量。如果主設(shè)備寫一組從設(shè)備的寄存器（功能代碼10十六進(jìn)制），數(shù)據(jù)域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫入寄存器的數(shù)據(jù)。

如果沒有錯誤發(fā)生，從從設(shè)備返回的數(shù)據(jù)域包含請求的數(shù)據(jù)。如果有錯誤發(fā)生，此域包含一異議代碼，主設(shè)備應(yīng)用程序可以用來判斷采取下一步行動。

在某種消息中數(shù)據(jù)域可以是不存在的（0長度）。例如，主設(shè)備要求從設(shè)備回應(yīng)通信事件記錄（功能代碼0B十六進(jìn)制），從設(shè)備不需任何附加的信息。

6、錯誤檢測域

標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)有兩種錯誤檢測方法。錯誤檢測域的內(nèi)容視所選的檢測方法而定。

ASCII    當(dāng)選用ASCII模式作字符幀，錯誤檢測域包含兩個(gè)ASCII字符。這是使用LRC（縱向冗長檢測）方法對消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開始的冒號符及回車換行符。LRC字符附加在回車換行符前面。

RTU   當(dāng)選用RTU模式作字符幀，錯誤檢測域包含一16Bits值(用兩個(gè)8位的字符來實(shí)現(xiàn))。錯誤檢測域的內(nèi)容是通過對消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長檢測方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故CRC的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。

7、字符的連續(xù)傳輸

當(dāng)消息在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus系列網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，每個(gè)字符或字節(jié)以如下方式發(fā)送（從左到右）：最低有效位...最高有效位

使用ASCII字符幀時(shí)，位的序列是：

啟始位
1
2
3
4
5
6
7
奇偶位
停止位

有奇偶校驗(yàn)

啟始位
1
2
3
4
5
6
7
停止位
停止位

無奇偶校驗(yàn)

圖4. 位順序（ASCII）

使用RTU字符幀時(shí)，位的序列是：

有奇偶校驗(yàn)

啟始位
1
2
3
4
5
6
7
8
奇偶位
停止位


啟始位
1
2
3
4
5
6
7
8
停止位
停止位

無奇偶校驗(yàn)

圖4. 位順序（RTU）

四、錯誤檢測方法

標(biāo)準(zhǔn)的Modbus串行網(wǎng)絡(luò)采用兩種錯誤檢測方法。奇偶校驗(yàn)對每個(gè)字符都可用，幀檢測（LRC或CRC）應(yīng)用于整個(gè)消息。它們都是在消息發(fā)送前由主設(shè)備產(chǎn)生的，從設(shè)備在接收過程中檢測每個(gè)字符和整個(gè)消息幀。

用戶要給主設(shè)備配置一預(yù)先定義的超時(shí)時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔要足夠長，以使任何從設(shè)備都能作為正常反應(yīng)。如果從設(shè)備測到一傳輸錯誤，消息將不會接收，也不會向主設(shè)備作出回應(yīng)。這樣超時(shí)事件將觸發(fā)主設(shè)備來處理錯誤。發(fā)往不存在的從設(shè)備的地址也會產(chǎn)生超時(shí)。

1、奇偶校驗(yàn)

用戶可以配置控制器是奇或偶校驗(yàn)，或無校驗(yàn)。這將決定了每個(gè)字符中的奇偶校驗(yàn)位是如何設(shè)置的。

如果指定了奇或偶校驗(yàn)，“1”的位數(shù)將算到每個(gè)字符的位數(shù)中（ASCII模式7個(gè)數(shù)據(jù)位，RTU中8個(gè)數(shù)據(jù)位）。例如RTU字符幀中包含以下8個(gè)數(shù)據(jù)位： 1 1 0 0 0 1 0 1

整個(gè)“1”的數(shù)目是4個(gè)。如果便用了偶校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是0，便得整個(gè)“1”的個(gè)數(shù)仍是4個(gè)。如果便用了奇校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是1，便得整個(gè)“1”的個(gè)數(shù)是5個(gè)。

如果沒有指定奇偶校驗(yàn)位，傳輸時(shí)就沒有校驗(yàn)位，也不進(jìn)行校驗(yàn)檢測。代替一附加的停止位填充至要傳輸?shù)淖址麕�中�?br />
2、LRC檢測

使用ASCII模式，消息包括了一基于LRC方法的錯誤檢測域。LRC域檢測了消息域中除開始的冒號及結(jié)束的回車換行號外的內(nèi)容。

LRC域是一個(gè)包含一個(gè)8位二進(jìn)制值的字節(jié)。LRC值由傳輸設(shè)備來計(jì)算并放到消息幀中，接收設(shè)備在接收消息的過程中計(jì)算LRC，并將它和接收到消息中LRC域中的值比較，如果兩值不等，說明有錯誤。

LRC方法是將消息中的8Bit的字節(jié)連續(xù)累加，丟棄了進(jìn)位。

LRC簡單函數(shù)如下：

static unsigned char LRC(auchMsg,usDataLen)

unsigned char *auchMsg ; /* 要進(jìn)行計(jì)算的消息 */

unsigned short usDataLen ; /* LRC 要處理的字節(jié)的數(shù)量*/

{ unsigned char uchLRC = 0 ; /* LRC 字節(jié)初始化 */

while (usDataLen--) /* 傳送消息 */

uchLRC += *auchMsg++ ; /* 累加*/

return ((unsigned char)(-((char_uchLRC))) ;

}

3、CRC檢測

使用RTU模式，消息包括了一基于CRC方法的錯誤檢測域。CRC域檢測了整個(gè)消息的內(nèi)容。

CRC域是兩個(gè)字節(jié)，包含一16位的二進(jìn)制值。它由傳輸設(shè)備計(jì)算后加入到消息中。接收設(shè)備重新計(jì)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(gè)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(yàn)位均無效。

CRC產(chǎn)生過程中，每個(gè)8位字符都單獨(dú)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(dú)和預(yù)置的值或一下，如果LSB為0，則不進(jìn)行。整個(gè)過程要重復(fù)8次。在最后一位（第8位）完成后，下一個(gè)8位字節(jié)又單獨(dú)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(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。 CRC簡單函數(shù)如下：

unsigned short CRC16(puchMsg, usDataLen)

unsigned char *puchMsg ; /* 要進(jìn)行CRC校驗(yàn)的消息 */

unsigned short usDataLen ; /* 消息中字節(jié)數(shù) */

{

unsigned char uchCRCHi = 0xFF ; /* 高CRC字節(jié)初始化 */

unsigned char uchCRCLo = 0xFF ; /* 低CRC 字節(jié)初始化 */

unsigned uIndex ; /* CRC循環(huán)中的索引 */

while (usDataLen--) /* 傳輸消息緩沖區(qū) */

{

uIndex = uchCRCHi ^ *puchMsgg++ ; /* 計(jì)算CRC */

uchCRCHi = uchCRCLo ^ auchCRCHi[uIndex} ;

uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] ;

}

return (uchCRCHi << 8 | uchCRCLo) ;

}

/* CRC 高位字節(jié)值表 */

static unsigned char auchCRCHi[] = {

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,

0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,

0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,

0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,

0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,

0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,

0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,

0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,

0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,

0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,

0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40

} ;

/* CRC低位字節(jié)值表*/

static char auchCRCLo[] = {

0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,

0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,

0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,

0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,

0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,

0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,

0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,

0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,

0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,

0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,

0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,

0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,

0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,

0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,

0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,

0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,

0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,

0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,

0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,

0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,

0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,

0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,

0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,

0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,

0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,

0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40

} ;　

ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)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。下表1是ModBus的功能碼定義。

表1 ModBus功能碼

功能碼
名稱
作用

01
讀取線圈狀態(tài)
取得一組邏輯線圈的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF)

02
讀取輸入狀態(tài)
取得一組開關(guān)輸入的當(dāng)前狀態(tài)（ON/OFF)

03
讀取保持寄存器
在一個(gè)或多個(gè)保持寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值

04
讀取輸入寄存器
在一個(gè)或多個(gè)輸入寄存器中取得當(dāng)前的二進(jìn)制值

05
強(qiáng)置單線圈
強(qiáng)置一個(gè)邏輯線圈的通斷狀態(tài)

06
預(yù)置單寄存器
把具體二進(jìn)值裝入一個(gè)保持寄存器

07
讀取異常狀態(tài)
取得8個(gè)內(nèi)部線圈的通斷狀態(tài)，這8個(gè)線圈的地址由控制器決定，用戶邏輯可以將這些線圈定義，以說明從機(jī)狀態(tài)，短報(bào)文適宜于迅速讀取狀態(tài)

08
回送診斷校驗(yàn)
把診斷校驗(yàn)報(bào)文送從機(jī)，以對通信處理進(jìn)行評鑒

09
編程（只用于484）
使主機(jī)模擬編程器作用，修改PC從機(jī)邏輯

10
控詢（只用于484）
可使主機(jī)與一臺正在執(zhí)行長程序任務(wù)從機(jī)通信，探詢該從機(jī)是否已完成其操作任務(wù)，僅在含有功能碼9的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才發(fā)送

11
讀取事件計(jì)數(shù)
可使主機(jī)發(fā)出單詢問，并隨即判定操作是否成功，尤其是該命令或其他應(yīng)答產(chǎn)生通信錯誤時(shí)

12
讀取通信事件記錄
可是主機(jī)檢索每臺從機(jī)的ModBus事務(wù)處理通信事件記錄。如果某項(xiàng)事務(wù)處理完成，記錄會給出有關(guān)錯誤

13
編程（184/384 484 584）
可使主機(jī)模擬編程器功能修改PC從機(jī)邏輯

14
探詢（184/384 484 584）
可使主機(jī)與正在執(zhí)行任務(wù)的從機(jī)通信，定期控詢該從機(jī)是否已完成其程序操作，僅在含有功能13的報(bào)文發(fā)送后，本功能碼才得發(fā)送

15
強(qiáng)置多線圈
強(qiáng)置一串連續(xù)邏輯線圈的通斷

16
預(yù)置多寄存器
把具體的二進(jìn)制值裝入一串連續(xù)的保持寄存器

17
報(bào)告從機(jī)標(biāo)識
可使主機(jī)判斷編址從機(jī)的類型及該從機(jī)運(yùn)行指示燈的狀態(tài)

18
（884和MICRO 84）
可使主機(jī)模擬編程功能，修改PC狀態(tài)邏輯

19
重置通信鏈路
發(fā)生非可修改錯誤后，是從機(jī)復(fù)位于已知狀態(tài)，可重置順序字節(jié)

20
讀取通用參數(shù)（584L）
顯示擴(kuò)展存儲器文件中的數(shù)據(jù)信息

21
寫入通用參數(shù)（584L）
把通用參數(shù)寫入擴(kuò)展存儲文件，或修改之

22～64
保留作擴(kuò)展功能備用
  

65～72
保留以備用戶功能所用
留作用戶功能的擴(kuò)展編碼

73～119
非法功能
  

120～127
保留
留作內(nèi)部作用

128～255
保留
用于異常應(yīng)答


ModBus網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個(gè)之多的遠(yuǎn)程從屬控制器，但實(shí)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(gè)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)。表2是ModBus各功能碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。

表2 ModBus功能碼與數(shù)據(jù)類型對應(yīng)表

代碼
功能
數(shù)據(jù)類型

01
讀
位

02
讀
位

03
讀
整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型

04
讀
整型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型

05
寫
位

06
寫
整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型

08
N/A
重復(fù)“回路反饋”信息

15
寫
位

16
寫
整型、字符型、狀態(tài)字、浮點(diǎn)型

17
讀
字符型


（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(shí)應(yīng)視所用ModBus主機(jī)而定，每個(gè)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）這兩種模式的定義見表3

表3 ASCII和RTU傳輸模式的特性

特性
  
ASCII(7位）
RTU(8位）

編碼系統(tǒng)
  
十六進(jìn)制（使用ASCII可打印字符：0～9，A～F)
二進(jìn)制

每一個(gè)字符的位數(shù)
開始位
1位
1位

數(shù)據(jù)位（最低有效位第一位）
7位
8位

奇偶校驗(yàn)（任選）
1位（此位用于奇偶校驗(yàn)，無校應(yīng)則無該位）
1位（此位用于奇偶校驗(yàn)，無校應(yīng)則無該位）

停止位
1或2位
1或2位

錯誤校驗(yàn)
LRC（即縱向冗余校驗(yàn)）
CRC(即循環(huán)冗余校驗(yàn)）


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(jì)算機(jī)及主PC很適宜。RTU則適用于機(jī)器語言編程的計(jì)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(gè)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(bào)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(shí)報(bào)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。 表4給出了以RTU方式讀取整數(shù)據(jù)的例子

以RTU方式讀取整數(shù)據(jù)的例子

主機(jī)請求

地址
功能碼
第一個(gè)寄存器的高位地址
第一個(gè)寄存器的低位地址
寄存器的數(shù)量的高位
寄存器的數(shù)量的底位
錯誤校驗(yàn)

01
03
00
38
00
01
XX


  

從機(jī)應(yīng)答

地址
功能碼
字節(jié)數(shù)
數(shù)據(jù)高字節(jié)
數(shù)據(jù)低字節(jié)
錯誤校驗(yàn)

01
03
2
41
24
XX

十六進(jìn)制數(shù)4124表示的十進(jìn)制整數(shù)為16676，錯誤校驗(yàn)值要根據(jù)傳輸方式而定。


（2）ModBus的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式

CRC-16（循環(huán)冗余錯誤校驗(yàn)）

CRC-16錯誤校驗(yàn)程序如下：報(bào)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(yàn)位）被看作是一個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制，其最高有效位（MSB）首選發(fā)送。報(bào)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(bào)文（MSB先發(fā)送），成為2個(gè)CRC校驗(yàn)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(bào)文被接收。經(jīng)上述處理而含有CRC字節(jié)的報(bào)文，若無錯誤，到接收設(shè)備后再被同一多項(xiàng)式（X↑16+X↑15+X↑2+1）除，會得到一個(gè)零余數(shù)（接收設(shè)備核驗(yàn)這個(gè)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(jì)算CRC時(shí)設(shè)MSB在最右位。生成多項(xiàng)式的位序也必須反過來，以保持一致。多項(xiàng)式的MSB略去不記，因其只對商有影響而不影響余數(shù)。

生成CRC-16校驗(yàn)字節(jié)的步驟如下：

①裝如一個(gè)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(gè)16位寄存器。

③把這個(gè)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(xiàng)式1010000000000001和這個(gè)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(bào)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(gè)16位寄存器的內(nèi)容即2字節(jié)CRC錯誤校驗(yàn)，被加到報(bào)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(yàn)手段，而且產(chǎn)生了一些CRC16的變種，他們是使用CRC16多項(xiàng)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(yàn)）

LRC錯誤校驗(yàn)用于ASCII模式。這個(gè)錯誤校驗(yàn)是一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)，可作為2個(gè)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(yàn)（參見圖）。這個(gè)LRC在接收設(shè)備進(jìn)行核驗(yàn)，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(shí)忽略不計(jì)。

表5 LRC生成范例－－讀取02號從機(jī)的前8個(gè)線圈


  
十六進(jìn)制
  

二進(jìn)制

地址
0
2
  
0000
0010

功能碼
0
1
  
0000
0001

起始地址高位
0
0
  
0000
0000

起始地址低位
0
0
  
0000
0000

單元數(shù)量
0
0
  
0000
0000

  
0
8
+
0000
1000

  
  
  
0000
1011

  
  
變成補(bǔ)碼
1111
0101

錯誤校驗(yàn)
F
5
  
F
5

接受PC把所有收到的數(shù)據(jù)字節(jié)（包括最后的LRC）加在一起，8位應(yīng)全部為0（注意：和可能超過8位，應(yīng)略去最低位）
  
  
  
0000
0010

  
  
  
0000
0001

  
  
  
0000
0000

  
  
  
0000
0000

  
  
  
0000
0000

  
  
  
0000
1000

  
錯誤校驗(yàn)
1111
0101

  
  
  
和
0000
0000




　

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