一、通訊協議
(一)、通訊傳送方式:
通訊傳送分為獨立的信息頭,和發送的編碼數據。以下的通訊傳送方式定義也與MODBUSRTU通訊規約相兼容:
編碼8位二進制
起始位1位
數據位8位
奇偶校驗位1位(偶校驗位)
停止位1位
錯誤校檢CRC(冗余循環碼)
初始結構=≥4字節的時間
地址碼=1字節
功能碼=1字節
數據區=N字節
錯誤校檢=16位CRC碼
結束結構=≥4字節的時間
地址碼:地址碼為通訊傳送的*個字節。這個字節表明由用戶設定地址碼的從機將接收由主機發送來的信息。并且每個從機都有具有*的地址碼,并且響應回送均以各自的地址碼開始。主機發送的地址碼表明將發送到的從機地址,而從機發送的地址碼表明回送的從機地址。
功能碼:通訊傳送的第二個字節。ModBus通訊規約定義功能號為1到127。本儀表只利用其中的一部分功能碼。作為主機請求發送,通過功能碼告訴從機執行什么動作。作為從機響應,從機發送的功能碼與從主機發送來的功能碼一樣,并表明從機已響應主機進行操作。如果從機發送的功能碼的zui高位為1(比如功能碼大與此同時127),則表明從機沒有響應操作或發送出錯。
數據區:數據區是根據不同的功能碼而不同。數據區可以是實際數值、設置點、主機發送給從機或從機發送給主機的地址。
CRC碼:二字節的錯誤檢測碼。
(二)、通訊規約:
當通訊命令發送至儀器時,符合相應地址碼的設備接通訊命令,并除去地址碼,讀取信息,如果沒有出錯,則執行相應的任務;然后把執行結果返送給發送者。返送的信息中包括地址碼、執行動作的功能碼、執行動作后結果的數據以及錯誤校驗碼。如果出錯就不發送任何信息。
1.信息幀結構
地址碼功能碼數據區錯誤校驗碼
8位8位N×8位16位
地址碼:地址碼是信息幀的*字節(8位),從0到255。這個字節表明由用戶設置地址的從機將接收由主機發送來的信息。每個從機都必須有*的地址碼,并且只有符合地址碼的從機才能響應回送。當從機回送信息時,相當的地址碼表明該信息來自于何處。
功能碼:主機發送的功能碼告訴從機執行什么任務。表1-1列出的功能碼都有具體的含義及操作。
代碼含義操作
03讀取數據讀取當前寄存器內一個或多個二進制值
06重置單一寄存器把設置的二進制值寫入單一寄存器
數據區:數據區包含需要從機執行什么動作或由從機采集的返送信息。這些信息可以是數值、參考地址等等。例如,功能碼告訴從機讀取寄存器的值,則數據區必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。對于不同的從機,地址和數據信息都不相同。
錯誤校驗碼:主機或從機可用校驗碼進行判別接收信息是否出錯。有時,由于電子噪聲或其它一些干擾,信息在傳輸過程中會發生細微的變化,錯誤校驗碼保證了主機或從機對在傳送過程中出錯的信息不起作用。這樣增加了系統的安全和效率。錯誤校驗采用CRC-16校驗方法。
注:信息幀的格式都基本相同:地址碼、功能碼、數據區和錯誤校驗碼。
2.錯誤校驗
冗余循環碼(CRC)包含2個字節,即16位二進制。CRC碼由發送設備計算,放置于發送信息的尾部。接收信息的設備再重新計算接收到信息的CRC碼,比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符,如果兩者不相符,則表明出錯。
CRC碼的計算方法是,先預置16位寄存器全為1。再逐步把每8位數據信息進行處理。在進行CRC碼計算時只用8位數據位,起始位及停止位,如有奇偶校驗位的話也包括奇偶校驗位,都不參與CRC碼計算。
在計算CRC碼時,8位數據與寄存器的數據相異或,得到的結果向低位移一字節,用0*zui高位。再檢查zui低位,如果zui低位為1,把寄存器的內容與預置數相異或,如果zui低位為0,不進行異或運算。
這個過程一直重復8次。第8次移位后,下一個8位再與現在寄存器的內容相相異或,這個過程與以上一樣重復8次。當所有的數據信息處理完后,zui后寄存器的內容即為CRC碼值。CRC碼中的數據發送、接收時低字節在前。
計算CRC碼的步驟為:
預置16位寄存器為十六進制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器;
把*個8位數據與16位CRC寄存器的低位相異或,把結果放于CRC寄存器;
把寄存器的內容右移一位(朝低位),用0*zui高位,檢查zui低位;
如果zui低位為0:重復第3步(再次移位);如果zui低位為1:CRC寄存器與多項式A001(1010000000000001)進行異或;
重復步驟3和4,直到右移8次,這樣整個8位數據全部進行了處理;
重復步驟2到步驟5,進行下一個8位數據的處理;
zui后得到的CRC寄存器即為CRC碼。
3.功能碼03,讀取點和返回值:
儀表采用ModbusRTU通訊規約,利用通訊命令,可以進行讀取點(“保持寄存器”)或返回值(“輸入寄存器”)的操作。保持和輸入寄存器都是16位(2字節)值,并且高位在前。這樣用于儀表的讀取點和返回值都是2字節。一次zui多可讀取寄存器數是60。由于一些可編程控制器不用功能碼03,所以功能碼03被用作讀取點和返回值。從機響應的命令格式是從機地址、功能碼、數據區及CRC碼。數據區中的寄存器數據都是每兩個字節高字節在前。
4.功能碼06,單點保存
主機利用這條命令把單點數據保存到儀表的存儲器。從機也用這個功能碼向主機返送信息。
二、編程舉例
下面是一個用VC編寫的ModBusRTU通訊的例子
(一)、通訊口設置
DCBdcb;
hCom=CreateFile("COM1",
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
0,
NULL,
OPEN_EXISTING,
0,
NULL);
if(hCom==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
MessageBox("createfileerror,error");
}
BOOLerror=SetupComm(hCom,1024,1024);
if(!error)
MessageBox("setupcommerror");
error=GetCommState(hCom,&dcb);
if(!error)
MessageBox("getcommstate,error");
dcb.BaudRate=2400;
dcb.ByteSize=8;
dcb.Parity=EVENPARITY;//NOPARITY;
dcb.StopBits=ONESTOPBIT;
error=SetCommState(hCom,&dcb);
(二)、CRC校驗碼計算
UINTcrc
voidcalccrc(BYTEcrcbuf)
{
BYTEi;
crc=crc^crcbuf;
for(i=0;i<8;i++)
{
BYTETT;
TT=crc&1;
crc=crc>>1;
crc=crc&0x7fff;
if(TT==1)
crc=crc^0xa001;
crc=crc&0xffff;
}
}
(三)、數據發送
zxaddr=11;//讀取地址為11的巡檢表數據
zxnum=10;//讀取十個通道的數據
writebuf2[0]=zxaddr;
writebuf2[1]=3;
writebuf2[2]=0;
writebuf2[3]=0;
writebuf2[4]=0;
writebuf2[5]=zxnum;
crc=0xffff;
calccrc(writebuf2[0]);
calccrc(writebuf2[1]);
calccrc(writebuf2[2]);
calccrc(writebuf2[3]);
calccrc(writebuf2[4]);
calccrc(writebuf2[5]);
writebuf2[6]=crc&0xff;
writebuf2[7]=crc/0x100;
WriteFile(hCom,writebuf2,8,&comnum,NULL);
(四)、數據讀取
ReadFile(hCom,writebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL);//讀取zxnum個通道數據
可增加錯誤處理程序,如地址碼錯誤、CRC碼錯誤判斷、通訊故障處理等。
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