MODBUS通讯实例.docx

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MODBUS通讯实例

MODBUS通讯协议及编程#1

Modbus通讯协议分为RTU协议和ASCII协议，我公司的多种仪表都采用ModBus RTU通讯协议，如：

CH2000智能电力监测仪、CH2000M电力参数采集模块、巡检表、数显表、光柱数显表等。

下面就ModBus RTU协议简要介绍如下：

一、通讯协议

（一）、通讯传送方式：

　　通讯传送分为独立的信息头，和发送的编码数据。

以下的通讯传送方式定义也与ModbusRTU通讯规约相兼容：

编码8位二进制

起始位1位

数据位8位

奇偶校验位1位（偶校验位）

停止位1位

错误校检CRC（冗余循环码）

初始结构=≥4字节的时间

地址码=1字节

功能码=1字节

数据区=N字节

错误校检=16位CRC码

结束结构=≥4字节的时间

　　地址码：

地址码为通讯传送的第一个字节。

这个字节表明由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。

并且每个从机都有具有唯一的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。

主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。

　　功能码：

通讯传送的第二个字节。

Modbus通讯规约定义功能号为1到127。

本仪表只利用其中的一部分功能码。

作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。

作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。

如果从机发送的功能码的最高位为１（比如功能码大与此同时127），则表明从机没有响应操作或发送出错。

　　数据区：

数据区是根据不同的功能码而不同。

数据区可以是实际数值、设置点、主机发送给从机或从机发送给主机的地址。

　　CRC码：

二字节的错误检测码。

（二）、通讯规约：

　　当通讯命令发送至仪器时，符合相应地址码的设备接通讯命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行结果返送给发送者。

返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及错误校验码。

如果出错就不发送任何信息。

1．信息帧结构

地址码功能码数据区错误校验码

8位8位N×8位16位

　　地址码：

地址码是信息帧的第一字节（8位），从0到255。

这个字节表明由用户设置地址的从机将接收由主机发送来的信息。

每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应回送。

当从机回送信息时，相当的地址码表明该信息来自于何处。

　　功能码：

主机发送的功能码告诉从机执行什么任务。

表1-1列出的功能码都有具体的含义及操作。

代码含义操作

03读取数据读取当前寄存器内一个或多个二进制值

06重置单一寄存器把设置的二进制值写入单一寄存器

　　数据区：

数据区包含需要从机执行什么动作或由从机采集的返送信息。

这些信息可以是数值、参考地址等等。

例如，功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。

对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。

　　错误校验码：

主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否出错。

有时，由于电子噪声或其它一些干扰，信息在传输过程中会发生细微的变化，错误校验码保证了主机或从机对在传送过程中出错的信息不起作用。

这样增加了系统的安全和效率。

错误校验采用CRC-16校验方法。

注：

信息帧的格式都基本相同：

地址码、功能码、数据区和错误校验码。

2．错误校验

　　冗余循环码（CRC）包含2个字节，即16位二进制。

CRC码由发送设备计算，放置于发送信息的尾部。

接收信息的设备再重新计算接收到信息的CRC码，比较计算得到的CRC码是否与接收到的相符，如果两者不相符，则表明出错。

　　CRC码的计算方法是，先预置16位寄存器全为1。

再逐步把每8位数据信息进行处理。

在进行CRC码计算时只用8位数据位，起始位及停止位，如有奇偶校验位的话也包括奇偶校验位，都不参与CRC码计算。

　　在计算CRC码时，8位数据与寄存器的数据相异或，得到的结果向低位移一字节，用0填补最高位。

再检查最低位，如果最低位为1，把寄存器的内容与预置数相异或，如果最低位为0，不进行异或运算。

　　这个过程一直重复8次。

第8次移位后，下一个8位再与现在寄存器的内容相相异或，这个过程与以上一样重复8次。

当所有的数据信息处理完后，最后寄存器的内容即为CRC码值。

CRC码中的数据发送、接收时低字节在前。

　　计算CRC码的步骤为：

预置16位寄存器为十六进制FFFF（即全为1）。

称此寄存器为CRC寄存器；

把第一个8位数据与16位CRC寄存器的低位相异或，把结果放于CRC寄存器；

把寄存器的内容右移一位（朝低位），用0填补最高位，检查最低位；

如果最低位为0：

重复第3步（再次移位）;如果最低位为1：

CRC寄存器与多项式A001（1010000000000001）进行异或；

重复步骤3和4，直到右移8次，这样整个8位数据全部进行了处理；

重复步骤2到步骤5，进行下一个8位数据的处理；

最后得到的CRC寄存器即为CRC码。

3．功能码03，读取点和返回值：

　　仪表采用ModbusRTU通讯规约，利用通讯命令，可以进行读取点（“保持寄存器”）或返回值（“输入寄存器”）的操作。

保持和输入寄存器都是16位（2字节）值，并且高位在前。

这样用于仪表的读取点和返回值都是2字节。

一次最多可读取寄存器数是60。

由于一些可编程控制器不用功能码03，所以功能码03被用作读取点和返回值。

从机响应的命令格式是从机地址、功能码、数据区及CRC码。

数据区中的寄存器数据都是每两个字节高字节在前。

4．功能码06，单点保存

　　主机利用这条命令把单点数据保存到仪表的存储器。

从机也用这个功能码向主机返送信息。

二、编程举例

　　下面是一个用VC编写的ModbusRTU通讯的例子

（一）、通讯口设置

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校验码计算

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）、数据发送

zxaddr=11;//读取地址为11的巡检表数据

zxnum=10;//读取十个通道的数据

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）、数据读取

ReadFile（hCom,writebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL）;//读取zxnum个通道数据

可增加错误处理程序，如地址码错误、CRC码错误判断、通讯故障处理等。

窗口加载

Private Sub Form_Load（）

         Dim d%

            For d = 1 To 16

                   Combo1.AddItem （"COM" & CStr（d））

            Next

                   Combo1.ListIndex = 0

            Combo2.AddItem "6"

            Combo2.AddItem "7"

            Combo2.AddItem "8"

            Combo2.ListIndex = 2

            Combo3.AddItem "110"

            Combo3.AddItem "330"

            Combo3.AddItem "1200"

            Combo3.AddItem "2400"

            Combo3.AddItem "4800"

            Combo3.AddItem "9600"

            Combo3.AddItem "19200"

            Combo3.AddItem "38400"

            Combo3.AddItem "56000"

            Combo3.AddItem "57600"

            Combo3.AddItem "115200"

            Combo3.ListIndex = 5

            Combo4.AddItem "n"

            Combo4.AddItem "o"

            Combo4.AddItem "e"

            Combo4.ListIndex = 0

            Combo5.AddItem "1"

            Combo5.AddItem "2"

            Combo5.ListIndex = 0

            For d = 0 To 254

                Combo6.AddItem d

            Next

                Combo6.ListIndex = 1

         Text1.Text = "010601001770"

         Text2.Text = ""

         Text3.Text = ""

         Text4.Text = ""

         Text5.Text = "1000"

         Text6.Text = "06"

         Text7.Text = "0"

         Text8.Text = "1"

         Option1.value = True

         Option3.value = True

         Option7.value = True

         Option9.value = True

         If MSComm1.PortOpen = False Then

                Command1.Caption = "打开串口"

         Else

                Command1.Caption = "关闭串口"

         End If

End Sub

'串口接收程序

Private Sub MSComm1_OnComm（）

        Dim Hexchr As String, hexstring As String, i As Integer, j As Integer, hexdisp As String

        If Option8.value Then

             hexstring = MSComm1.Input                                                                    '十六进制显示

            i = Len（hexstring）

             For j = 1 To i

                 Hexchr = Mid（hexstring, j, 1）

                 If Hex（Asc（Hexchr）） < 16 Then

                    Text2.Text = Text2.Text & "0" & Hex（Asc（Hexchr）） & " "

                 Else

                    Text2.Text = Text2.Text & Hex（Asc（Hexchr）） & " "

                End If

            Next j

            Text2.Text = Text2.Text & CStr（Chr（13）） & CStr（Chr（10））

        Else

            Text2.Text = Text2.Text & MSComm1.Input & CStr（Chr（13）） & CStr（Chr（10））   'ASCII码显示

        End If

End Sub

'手动发送选择

Private Sub Option1_Click（）

         If Option1.value = True Then

              Timer1.Enabled = False

              Command4.Enabled = True

        Else

              Timer1.Enabled = True

              Command4.Enabled = False

        End If

End Sub

'Delta ASCII发送协议

Private Sub Option10_Click（）

        Combo6.Enabled = True

       Text6.Enabled = True

       Text7.Enabled = True

       Text8.Enabled = True

       Label10.Enabled = True

       Label11.Enabled = True

       Label12.Enabled = True

       Label13.Enabled = True

       Option6.Enabled = False

       Option7.Enabled = False

       Option11.value = True

       Combo2.ListIndex = 1

       Combo5.ListIndex = 1

       Text1.Enabled = False

       Label14.Enabled = False

       Frame7.Visible = True

End Sub

'自动发送选择

Private Sub Option2_Click（）

         If Option2.value = True Then

              Timer1.Enabled = True

              Command4.Enabled = False

        Else

              Timer1.Enabled = False

              Command4.Enabled = True

        End If

End Sub

Private Sub Option3_Click（）               'Non选项

       Combo6.Enabled = False

       Text6.Enabled = False

       Text7.Enabled = False

       Text8.Enabled = False

       Label10.Enabled = False

       Label11.Enabled = False

       Label12.Enabled = False

       Label13.Enabled = False

       Option6.Enabled = True

       Option7.Enabled = True

       Combo2.ListIndex = 2

       Combo5.ListIndex = 0

       Text1.Enabled = True

       Label14.Enabled = True

       Frame7.Visible = False

End Sub

Private Sub Option4_Click（）               'ASCII选项

       Combo6.Enabled = True

       Text6.Enabled = True

       Text7.Enabled = True

       Text8.Enabled = True

       Label10.Enabled = True

       Label11.Enabled = True

       Label12.Enabled = True

       Label13.Enabled = True

       Option6.Enabled = False

       Option7.Enabled = False

       Combo2.ListIndex = 1

       Combo5.ListIndex = 1

       Text1.Enabled = False

       Label14.Enabled = False

       Frame7.Visible = False

End Sub

Private Sub Option5_Click（）               'RTU选项

       Combo6.Enabled = True

       Text6.Enabled = True

       Text7.Enabled = True

       Text8.Enabled = True

       Label10.Enabled = True

       Label11.Enabled = True

       Label12.Enabled = True

       Label13.Enabled = True

       Option6.Enabled = False

       Option7.Enabled = False

       Combo2.ListIndex = 2

       Combo5.ListIndex = 1

       Text1.Enabled = False

       Label14.Enabled = False

       Frame7.Visible = False

End Sub

'发送时间间隔调整输入

Private Sub Text5_Change（）

        Dim number As String

        Dim num As Integer

        Dim numcyc As Integer

        num = Len（Text5.Text）

        For numcyc = 1 To num

            number = Mid（Text5.Text, numcyc, 1）

            Select Case InStr（"0123456789", number）

            Case 0

               MsgBox "输入时间间隔错误，请重新输入", , "错误信息"

               Exit Sub

            End Select

        Next

         Timer1.Interval = Text5.Text

End Sub

'自动发送定时器

Private Sub Timer1_Timer（）

         If MSComm1.PortOpen Then

               Call sentsub

         End If

End Sub

'状态刷新定时器

Private Sub Timer2_Timer（）

         StatusBar1.Panels

（1）.Text = "串口选择：

" & CStr（Combo1.Text）

         StatusBar1.Panels

（2）.Text = "串口设置：

" & CStr（MSComm1.Settings）

         StatusBar1.Panels（3）.Text = "串口状态：

" & CStr（MSComm1.PortO