MODBUS三种通讯模式RTU,ASCII,TCP,功能码,RCR校验

MODBUS通信模式最主要有三种:

RTU模式,ASCII模式和TCP模式。Modbus TCP基于以太网和TCP/IP协议,Modbus RTU和Modbus ASCII则是使用异步串行传输(通常是RS-232/422/485)。

RTU模式:

地址码功能码数据校验码
一字节一字节n字节两字节(CRC)

从机都有相应的地址码,便于主机识别,从机地址为0到255,0为广播地址,248-255保留。总线上只能有一个主设备,但可以有一个或者多个(最多247个 ip地址1-247)从设备。

广播模式:主设备向所有的从设备发送请求指令,从设备收到指令后,各自处理,不要求返回应答;这种模式下,请求指令必须是Modbus标准功能中的写指令;比如 0x06,0x10 功能码 

其中数据已帧为单位进行数据传输,每帧最长为252字节,最短为0。如果一byte数据的传输时间为T,那么每两帧之间的间隔最小应该要大于3.5T,否则从机不能分辨这是两帧。第二,同一帧连续的两个数据之间的间隔时间不能超过1.5T,否则节点会认为这一帧数据不完整,这说明我们在modbus传输的时候要使能一个定时器的工作。

例子:

发送:09 03 00 04 00 03 XX

主站告诉从站09,我要读取的地址偏移为4、5、6的Holding Register的数值。其中"03"是读Holding Register的功能码,"00 04 00 03"是数据区,"00 04"是寄存器的地址,"00 03"说明要连续读三个寄存器的值。"XX"代表最后的校验位。

接收:09 03 06 02 2B 00 01 00 64 XX

从站回应该地址偏移为4的寄存器值为02 2B,地址偏移为5的寄存器值为00 01,地址偏移为6的寄存器值为00 64。其中"09 03"是复制了主站发来的地址和功能码,"06"代表接下来的数据共有6个字节。

ASCII模式:

起始地址码功能码数据校验回车换行
字符  ':'(冒号)两字节两字节0到2 * 252字节两字节(LRC校验)两字节(CR,LF)

帧的起始一字符 ' : '冒号开始,结束为回车换行,其对应的16进制可以到ASCII表中进行查询。字节间传输的间隔时间不能大于1s,大于1s认为这一帧数据丢失.同样我们可以计算出来ASCII帧的最大长度是513字节。

RTU使用CRC校验ASCII使用LRC校验。

TCP模式:

ModbusTCP的数据帧可分为两部分:MBAP+PDU。

主站为client端,主动建立连接;从站为server端,等待连接。

1.报文头MBAP

MBAP为报文头,长度为7字节,组成如下:

事务处理标识协议标识长度单元标识符
2字节2字节2字节1字节

事务处理标识 :可以理解为报文的序列号,一般每次通信之后就要加1以区别不同的通信数据报文。
协议标识符 :00 00表示ModbusTCP协议。
长度 :表示接下来的数据长度,单位为字节。
单元标识符 :可以理解为设备地址。

2.帧结构PDU

PDU由功能码+数据组成。功能码为1字节,数据长度不定,由具体功能决定。

例子:

发送:01 c8 00 00 00 06 01 03 00 14 00 0a

序列号:01 c8 ,协议标识符:00 00 ,长度:00 06 ,单元标识符/服务器地址:01,功能码:03,寄存器地址:00 14 ,读取几位数据:00 0a。

接收:01 c8 00 00 00 17 01 03 14 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 03 00 00

 序列号:01 c8 ,协议标识符:00 00 ,长度:00 17 ,单元标识符/服务器地址:01 ,功能码:03,数据长度:14 ,数据:就是后面的在第6位和第9位有数据。

下一条数据序,列号就会加一,变为01 c9。

读:

MSB表示高字节;LSB表示低字节。

寄存器数据低地址数据放在前面,高地址数据放在后面

主节点发送帧格式:

序号

0

1

2

3

4

5

6

7

字段定义

ADDR

CMD

MSB

LSB

MSB

LSB

LSB

MSB

解释

从机地址

命令类型

寄存器起始地址

寄存器个数n

CRC校验

从节点正常应答帧格式:

序号

0

1

2

3

4

5

6

L+1

L+2

L+3

L+4

字段定义

ADDR

CMD

Length

MSB

LSB

MSB

LSB

MSB

LSB

LSB

MSB

解释

从机地址

命令类型

发送字节数L=n*2

第一个寄存器的值

第二个寄存器的值

最后一个寄存器的值

CRC校验

写单个寄存器:

主节点发送帧格式:

序号

0

1

2

3

4

5

6

7

字段定义

ADDR

CMD

MSB

LSB

MSB

LSB

LSB

MSB

解释

 从机地址

命令类型

寄存器地址

数据

CRC校验

从节点正常应答帧格式:

序号

0

1

2

3

4

5

6

7

字段定义

ADDR

CMD

MSB

LSB

MSB

LSB

LSB

MSB

解释

从机地址

命令类型

寄存器地址

数据

CRC校验

正确的应答格式:

地址码功能码数据码校验
从机自己的与发送的保持一致(范围:0x00-0x7f)根据功能需求校验码

错误应答:

功能码加0x80,原本功能码最高位不会为1,加0x80最高位为1,判断出错,数据位的异常码可以知道大概是什么错误。

地址码功能码数据码校验
从机自己的与发送的保持一致(范围:0x00-0x7f) + 0x80异常码校验码

异常码:

功能码:

0x01: 读线圈寄存器(可读可写线圈)
0x02: 读离散输入寄存器(可读不可写线圈)
0x03: 读保持寄存器(可读可写寄存器)
0x04: 读输入寄存器(可读不可写寄存器)
0x05: 写单个线圈寄存器(可写单个线圈不可读)
0x06: 写单个保持寄存器(可写单个寄存器不可读)
0x0f: 写多个线圈寄存器(可写多个线圈不可读)
0x10: 写多个保持寄存器(可写多个寄存器不可读)

01H-->读线圈寄存器

地址码功能码数据校验
发送010100 20 00 05FD C3
响应010101 1590 47

发送数据:读取地址:00 20,从0x20处开始读取,00 05 读取5个寄存器。

响应数据:01,只有5个寄存器,小于8,5/8=0,加1,所以为1,假设有9个,则为02,以此类推。15,二进制:00010101,在5个寄存器中有3个处于开的状态。

02H--->读离散输入寄存器

地址码功能码数据校验
发送010200 20 00 05B9 C3
响应010201 0220 49

发送数据:读取地址:00 20,从0x20处开始读取,00 05 读取5个寄存器。

响应数据:01,只有5个寄存器,小于8,5/8=0,加1,所以为1,假设有9个,则为02,以此类推。02,二进制:00000010,在5个寄存器中有1个处于开的状态,在此功能下只能读取从机状态。

03-->读保持寄存器

地址码功能码数据校验
发送010300 14 00 0345 CF
响应010306 00 14 00 1E 00 0071 70

发送数据:读取地址:00 14,从0x14处开始读取3个寄存器。

响应数据:06,后面有6位,00 14,发送的数据0x14,00 1E发送的数据0x1E,00 00发送的数据0X00。

04--> 读输入寄存器

地址码功能码数据校验
发送010400 14 00 03F0 0F
响应010406 00 14 00 1E 00 0030 96

发送数据:读取地址:00 20,从0x20处开始读取,00 05 读取3个寄存器。

响应数据:06,后面有6位,00 14,发送的数据0x14,00 1E发送的数据0x1E,00 00发送的数据0X00,在此功能下只能读取从机状态。

05-->写单个线圈寄存器

地址码功能码数据校验
发送010500 20 00 00CC 00
响应010500 20 00 00CC 00

发送数据:读取地址:00 20,从0x20处开始写入,00 00 写入值。

响应数据:跟发送的一样。

06-->写单个保持寄存器

地址码功能码数据校验
发送010600 01 00 03XX XX
响应010600 01 00 03XX XX

发送数据:读取地址:00 01,从0x01处开始写入,00 03 写入值。

响应数据:跟发送的一样。

0F-->写多个线圈寄存器

地址码功能码数据校验
发送010F00 14 00 03 01 00CC 00
响应010F00 14 00 03CC 00

发送数据:读取地址:00 14,从0x14处开始写入,00 03 写入3个值,   3小于8,所以为01,     00,写入的3个数据都为0。

响应数据:00 14,写入地址,00 03,3个数据。

10-->写多个保持寄存器

地址码功能码数据校验
发送011000 34 00 02 04 0C 02 12 45XX XX
响应011000 34 00 02XX XX

发送数据:读取地址:00 34,从0x34处开始写入,00 02 写入2个值,04后面有4位,0C 02和12 45都为数据。

响应数据:00 14,写入地址,00 02,2个数据。

CRC校验:

校验码是4位是因为多项式为5位,校验码少一位。


版权声明:本文为qq_38531460原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。