Modbus 是一個(gè)工業(yè)上常用的通訊協(xié)議、一種通訊約定。
成都創(chuàng)新互聯(lián)是一家集網(wǎng)站建設(shè),威海企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),威海品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,威海網(wǎng)站建設(shè)報(bào)價(jià),網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,威海網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè)，幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力?？沙浞譂M足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時(shí)我們時(shí)刻保持專業(yè)、時(shí)尚、前沿，時(shí)刻以成就客戶成長(zhǎng)自我，堅(jiān)持不斷學(xué)習(xí)、思考、沉淀、凈化自己，讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實(shí)用型網(wǎng)站。
ModBus 協(xié)議是應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議（OSI 模型第7層），它定義了一個(gè)與通信層無(wú)關(guān)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），即PDU=功能碼+數(shù)據(jù)域。
ModBus 協(xié)議能夠應(yīng)用在不同類型的總線或網(wǎng)絡(luò)。對(duì)應(yīng)不同的總線或網(wǎng)絡(luò)，Modbus 協(xié)議引入一些附加域映射成應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU），即ADU=附加域+PDU。目前，Modbus 有下列三種通信方式：
1. 以太網(wǎng)，對(duì)應(yīng)的通信模式是Modbus TCP。
2. 異步串行傳輸（各種介質(zhì)如有線RS-232-/422/485/；光纖、無(wú)線等），對(duì)應(yīng)的通信模式是 Modbus RTU 或 Modbus ASCII。Modbus 的ASCII、RTU 協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式。
3. 高速令牌傳遞網(wǎng)絡(luò)，對(duì)應(yīng)的通信模式是Modbus PLUS。
Modbus 需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，串行協(xié)議中除有奇偶校驗(yàn)外，ASCII 模式采用LRC 校驗(yàn)；RTU 模式采用16位CRC 校驗(yàn)；TCP 模式?jīng)]有額外規(guī)定校驗(yàn)，因?yàn)門CP 是一個(gè)面向連接的可靠協(xié)議。
Modbus 協(xié)議的應(yīng)用中，最常用的是Modbus RTU 傳輸模式。
當(dāng)設(shè)備使用RTU (Remote Terminal Unit) 模式在 Modbus 串行鏈路通信， 報(bào)文中每個(gè)8位字節(jié)含有兩個(gè)4位十六進(jìn)制字符。這種模式的主要優(yōu)點(diǎn)是較高的數(shù)據(jù)密度，在相同的波特率下比ASCII 模式有更高的吞吐率。每個(gè)報(bào)文必須以連續(xù)的字符流傳送。
RTU 模式每個(gè)字節(jié) ( 11 位 ) 的格式為：
編碼系統(tǒng)： 8位二進(jìn)制。 報(bào)文中每個(gè)8位的字節(jié)含有兩個(gè)4位十六進(jìn)制字符(0–9， A–F)
Bits per Byte： 1 起始位
8 數(shù)據(jù)位， 首先發(fā)送最低有效位
1 位作為奇偶校驗(yàn)
1 停止位
偶校驗(yàn)是要求的，其它模式 ( 奇校驗(yàn)， 無(wú)校驗(yàn) ) 也可以使用。為了保證與其它產(chǎn)品的最大兼容性，同時(shí)支持無(wú)校驗(yàn)?zāi)Ｊ绞墙ㄗh的。默認(rèn)校驗(yàn)?zāi)Ｊ侥Ｊ?nbsp;必須為偶校驗(yàn)。注：使用無(wú)校驗(yàn)要求2 個(gè)停止位。
字符的串行傳送方式：
每個(gè)字符或字節(jié)均由此順序發(fā)送(從左到右)：最低有效位 (LSB) . . . 最高有效位 (MSB)
圖1：RTU 模式位序列
設(shè)備配置為奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)或無(wú)校驗(yàn)都可以接受。如果無(wú)奇偶校驗(yàn)，將傳送一個(gè)附加的停止位以填充字符幀：
圖2：RTU 模式位序列 (無(wú)校驗(yàn)的特殊情況)
幀檢驗(yàn)域：循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC)
在RTU 模式包含一個(gè)對(duì)全部報(bào)文內(nèi)容執(zhí)行的，基于循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC - Cyclical Redundancy Checking) 算法的錯(cuò)誤檢驗(yàn)域。
CRC 域檢驗(yàn)整個(gè)報(bào)文的內(nèi)容。不管報(bào)文有無(wú)奇偶校驗(yàn)，均執(zhí)行此檢驗(yàn)。
CRC 包含由兩個(gè)8位字節(jié)組成的一個(gè)16位值。
CRC 域作為報(bào)文的最后的域附加在報(bào)文之后。計(jì)算后，首先附加低字節(jié)，然后是高字節(jié)。CRC 高字節(jié)為報(bào)文發(fā)送的最后一個(gè)子節(jié)。
附加在報(bào)文后面的CRC 的值由發(fā)送設(shè)備計(jì)算。接收設(shè)備在接收?qǐng)?bào)文時(shí)重新計(jì)算 CRC 的值，并將計(jì)算結(jié)果于實(shí)際接收到的CRC 值相比較。如果兩個(gè)值不相等，則為錯(cuò)誤。
CRC 的計(jì)算，開始對(duì)一個(gè)16位寄存器預(yù)裝全1。 然后將報(bào)文中的連續(xù)的8位子節(jié)對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算。只有字符中的8個(gè)數(shù)據(jù)位參與生成CRC 的運(yùn)算，起始位，停止位和校驗(yàn)位不參與 CRC 計(jì)算。
CRC 的生成過(guò)程中， 每個(gè) 8–位字符與寄存器中的值異或。然后結(jié)果向最低有效位(LSB)方向移動(dòng)(Shift) 1位，而最高有效位(MSB)位置充零。 然后提取并檢查 LSB：如果LSB 為1， 則寄存器中的值與一個(gè)固定的預(yù)置值異或；如果LSB 為 0， 則不進(jìn)行異或操作。
這個(gè)過(guò)程將重復(fù)直到執(zhí)行完8次移位。完成最后一次（第8次）移位及相關(guān)操作后，下一個(gè)8位字節(jié)與寄存器的當(dāng)前值異或，然后又同上面描述過(guò)的一樣重復(fù)8次。當(dāng)所有報(bào)文中子節(jié)都運(yùn)算之后得到的寄存器中的最終值，就是CRC。
當(dāng)CRC 附加在報(bào)文之后時(shí)，首先附加低字節(jié)，然后是高字節(jié)。
CRC 算法如下：
- private bool CheckResponse(byte[] response)
- {
- //Perform a basic CRC check:
- byte[] CRC = new byte[2];
- GetCRC(response, ref CRC);
- if (CRC[0] == response[response.Length - 2] && CRC[1] == response[response.Length - 1])
- return true;
- else
- return false;
- }
- private void GetCRC(byte[] message, ref byte[] CRC)
- {
- //Function expects a modbus message of any length as well as a 2 byte CRC array in which to
- //return the CRC values:
- ushort CRCFull = 0xFFFF;
- byte CRCHigh = 0xFF, CRCLow = 0xFF;
- char CRCLSB;
- for (int i = 0; i < (message.Length) - 2; i++)
- {
- CRCFull = (ushort)(CRCFull ^ message[i]);
- for (int j = 0; j < 8; j++)
- {
- CRCLSB = (char)(CRCFull & 0x0001);
- CRCFull = (ushort)((CRCFull >> 1) & 0x7FFF);
- if (CRCLSB == 1)
- CRCFull = (ushort)(CRCFull ^ 0xA001);
- }
- }
- CRC[1] = CRCHigh = (byte)((CRCFull >> 8) & 0xFF);
- CRC[0] = CRCLow = (byte)(CRCFull & 0xFF);
- }
幀描述 (如下圖所示) ：
圖3：RTU 報(bào)文幀
注意：Modbus RTU 幀最大為256字節(jié)。
下面是我為公司設(shè)計(jì)的一個(gè) Modbus RTU 通信測(cè)試小工具，界面截圖如下：
圖4：Modbus RTU 通信工具
我的通用Modbus RTU 動(dòng)態(tài)庫(kù)，modbus.cs 如下：
- modbus.cs
- using System;
- using System.Collections.Generic;
- using System.Text;
- using System.IO.Ports;
- using System.Threading;
- namespace SerialPort_Lib
- {
- public class modbus
- {
- private SerialPort sp = new SerialPort();
- public string modbusStatus;
- #region Constructor / Deconstructor
- public modbus()
- {
- }
- ~modbus()
- {
- }
- #endregion
- #region Open / Close Procedures
- public bool Open(string portName, int baudRate, int databits, Parity parity, StopBits stopBits)
- {
- //Ensure port isn't already opened:
- if (!sp.IsOpen)
- {
- //Assign desired settings to the serial port:
- sp.PortName = portName;
- sp.BaudRate = baudRate;
- sp.DataBits = databits;
- sp.Parity = parity;
- sp.StopBits = stopBits;
- //These timeouts are default and cannot be editted through the class at this point:
- sp.ReadTimeout = -1;
- sp.WriteTimeout = 10000;
- try
- {
- sp.Open();
- }
- catch (Exception err)
- {
- modbusStatus = "Error opening " + portName + ": " + err.Message;
- return false;
- }
- modbusStatus = portName + " opened successfully";
- return true;
- }
- else
- {
- modbusStatus = portName + " already opened";
- return false;
- }
- }
- public bool Close()
- {
- //Ensure port is opened before attempting to close:
- if (sp.IsOpen)
- {
- try
- {
- sp.Close();
- }
- catch (Exception err)
- {
- modbusStatus = "Error closing " + sp.PortName + ": " + err.Message;
- return false;
- }
- modbusStatus = sp.PortName + " closed successfully";
- return true;
- }
- else
- {
- modbusStatus = sp.PortName + " is not open";
- return false;
- }
- }
- #endregion
- #region CRC Computation
- private void GetCRC(byte[] message, ref byte[] CRC)
- {
- //Function expects a modbus message of any length as well as a 2 byte CRC array in which to
- //return the CRC values:
- ushort CRCFull = 0xFFFF;
- byte CRCHigh = 0xFF, CRCLow = 0xFF;
- char CRCLSB;
- for (int i = 0; i < (message.Length) - 2; i++)
- {
- CRCFull = (ushort)(CRCFull ^ message[i]);
- for (int j = 0; j < 8; j++)
- {
- CRCLSB = (char)(CRCFull & 0x0001);
- CRCFull = (ushort)((CRCFull >> 1) & 0x7FFF);
- if (CRCLSB == 1)
- CRCFull = (ushort)(CRCFull ^ 0xA001);
- }
- }
- CRC[1] = CRCHigh = (byte)((CRCFull >> 8) & 0xFF);
- CRC[0] = CRCLow = (byte)(CRCFull & 0xFF);
- }
- #endregion
- #region Build Message
- private void BuildMessage(byte address, byte type, ushort start, ushort registers, ref byte[] message)
- {
- //Array to receive CRC bytes:
- byte[] CRC = new byte[2];
- message[0] = address;
- message[1] = type;
- message[2] = (byte)(start >> 8);
- message[3] = (byte)start;
- message[4] = (byte)(registers >> 8);
- message[5] = (byte)registers;
- GetCRC(message, ref CRC);
- message[message.Length - 2] = CRC[0];
- message[message.Length - 1] = CRC[1];
- }
- #endregion
- #region Check Response
- private bool CheckResponse(byte[] response)
- {
- //Perform a basic CRC check:
- byte[] CRC = new byte[2];
- GetCRC(response, ref CRC);
- if (CRC[0] == response[response.Length - 2] && CRC[1] == response[response.Length - 1])
- return true;
- else
- return false;
- }
- #endregion
- #region Get Response
- private void GetResponse(ref byte[] response)
- {
- //There is a bug in .Net 2.0 DataReceived Event that prevents people from using this
- //event as an interrupt to handle data (it doesn't fire all of the time). Therefore
- //we have to use the ReadByte command for a fixed length as it's been shown to be reliable.
- for (int i = 0; i < response.Length; i++)
- {
- response[i] = (byte)(sp.ReadByte());
- }
- }
- #endregion
- #region GetModbusData 獲得接收數(shù)據(jù)
- public bool GetModbusData(ref byte[] values)
- {
- //Ensure port is open:
- if (sp.IsOpen)
- {
- // 等待線程進(jìn)入
- //Monitor.Enter(sp);
- //Clear in/out buffers:
- //sp.DiscardOutBuffer();
- //sp.DiscardInBuffer();
- //Message is 1 addr + 1 type + N Data + 2 CRC
- try
- {
- //GetResponse(ref readBuffer);
- //string str = readBuffer.ToString();
- int count = sp.BytesToRead;
- if (count > 0)
- {
- byte[] readBuffer = new byte[count];
- GetResponse(ref readBuffer);
- // readData = new byte[29];
- // Array.Copy(readBuffer, readData, readData.Length);
- // CRC 驗(yàn)證
- if (CheckResponse(readBuffer))
- {
- //顯示輸入數(shù)據(jù)
- values = readBuffer;
- modbusStatus = "Write successful";
- sp.DiscardInBuffer();
- //values = System.Text.Encoding.ASCII.GetString(readData);
- return true;
- }
- else
- {
- modbusStatus = "CRC error";
- sp.DiscardInBuffer();
- return false;
- }
- }
- else return false;
- }
- catch (Exception err)
- {
- modbusStatus = "Error in write event: " + err.Message;
- sp.DiscardInBuffer();
- return false;
- }
- //finally
- //{
- // 通知其它對(duì)象
- //Monitor.Pulse(sp);
- // 釋放對(duì)象鎖
- //Monitor.Exit(sp);
- //}
- }
- else
- {
- modbusStatus = "Serial port not open";
- return false;
- }
- }
- #endregion
- #region SendModbusData 打包發(fā)送數(shù)據(jù)
- public bool SendModbusData(ref byte[] values)
- {
- //Ensure port is open:
- if (sp.IsOpen)
- {
- //Clear in/out buffers:
- sp.DiscardOutBuffer();
- sp.DiscardInBuffer();
- //Function 3 response buffer:
- byte[] response = new byte[values.Length + 2];
- Array.Copy(values, response, values.Length);
- //BuildMessage(address, (byte)3, start, registers, ref message);
- //打包帶有 CRC 驗(yàn)證的modbus 數(shù)據(jù)包:
- byte[] CRC = new byte[2];
- GetCRC(response, ref CRC);
- response[response.Length - 2] = CRC[0];
- response[response.Length - 1] = CRC[1];
- values = response; //返回帶有 CRC 驗(yàn)證的modbus 數(shù)據(jù)包
- //Send modbus message to Serial Port:
- try
- {
- sp.Write(response, 0, response.Length);
- //GetResponse(ref response);
- return true;
- }
- catch (Exception err)
- {
- modbusStatus = "Error in read event: " + err.Message;
- return false;
- }
- //Evaluate message:
- //if (CheckResponse(response))
- //{
- // //Return requested register values:
- // for (int i = 0; i < (response.Length - 5) / 2; i++)
- // {
- // values[i] = response[2 * i + 3];
- // values[i] <<= 8;
- // values[i] += response[2 * i + 4];
- // }
- // modbusStatus = "Read successful";
- // return true;
- //}
- //else
- //{
- // modbusStatus = "CRC error";
- // return false;
- //}
- }
- else
- {
- modbusStatus = "Serial port not open";
- return false;
- }
- }
- #endregion
- }
- }
調(diào)用的主要代碼如下：
- modbus類的winform調(diào)用代碼
- public partial class FormConfig : Form,IModbusData
- {
- //業(yè)務(wù)處理類
- B_ModbusData ModbusDataBLL = new B_ModbusData();
- modbus mb = new modbus();
- //SerialPort sp = new SerialPort();
- System.Timers.Timer timer = new System.Timers.Timer();
- public FormConfig()
- {
- InitializeComponent();
- timer.Elapsed += new ElapsedEventHandler(timer_Elapsed);
- }
- #region Timer Elapsed 事件處理程序
- bool&
文章題目：ModbusRTU通信工具設(shè)計(jì)
網(wǎng)站URL：http://weahome.cn/article/gjpjjp.html
重慶分公司
重慶分公司
