1、Modbus 通讯协议 RTU ASCII TCP 详细介绍Modbus 协议最初由 Modicon 公司开发出来，在 1979 年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在 Modbus 已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的 RS-232、RS-422 、RS-485 和以太网设备。许多工业设备，包括 PLC，DCS，智能仪表等都在使用 Modbus 协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。当在网络上通信时，Modbus 协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，
2、决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用 Modbus 协议发送给询问方。 Modbus 协议包括 ASCII、RTU、TCP 等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的 Modicon 控制器使用 RS232C 实现串行的 Modbus。Modbus 的ASCII、RTU 协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用 Maser/Slave 方式，Master 端发出数据请求消息，Slave 端接收到正确消息后就可以发送数据到 Master 端以响应请求；Master 端也可以直接发消息修改Sla
3、ve 端的数据，实现双向读写。 Modbus 协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII 模式采用 LRC 校验，RTU 模式采用 16 位 CRC 校验，但 TCP 模式没有额外规定校验，因为 TCP 协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus 采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某 Slave 站点断开后（如故障或关机），Master 端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus 协议的可靠性较好。 下面我来简单的给大家介绍一下，对于 Modbus 的 ASCII、RTU 和 TCP 协议来说，其中 TCP 和 RTU 协议非常类似，我
4、们只要把 RTU 协议的两个字节的校验码去掉，然后在 RTU 协议的开始加上 5 个 0 和一个 6 并通过 TCP/IP 网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下 Modbus 的 ASCII 和 RTU 协议。下表是 ASCII 协议和 RTU 协议进行的比较：协议 开始标记 结束标记 校验 传输效率 程序处理ASCII 模式 :（冒号） CR,LF LRC 低 直观，简单，易调试RTU 无 无 CRC 高 不直观，稍复杂通过比较可以看到，ASCII 协议和 RTU 协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的 ASCII 字符，所以进行调试时就
5、更加的直观，另外它的 LRC 校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的 ASCII 字符， RTU 传输的数据每一个字节 ASCII 都要用两个字节来传输，比如 RTU 传输一个十六进制数 0xF9,ASCII 就需要传输F9的 ASCII码 0x39 和 0x46 两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用 ASCII 协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用 RTU 协议。下面对两种协议的校验进行一下介绍。1、LRC 校验LRC 域是一个包含一个 8 位二进制值的字节。LRC 值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中
6、计算 LRC，并将它和接收到消息中 LRC 域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。LRC 校验比较简单，它在 ASCII 协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加 1 即可。下面是它的 VC 代码：C CODE :ModBus 中 LRC 校验BYTE GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)/获得校验码 BYTE byLrc = 0;char pBuf4;int nData = 0;for(i=1; i= 1; wCrc = 0xA001;elsewCrc = 1;r
7、eturn wCrc;对于一条 RTU 协议的命令可以简单的通过以下的步骤转化为 ASCII 协议的命令：1、 把命令的 CRC 校验去掉，并且计算出 LRC 校验取代。2、 把生成的命令串的每一个字节转化成对应的两个字节的 ASCII 码，比如0x03 转化成 0x30,0x33（ 0 的 ASCII 码和 3 的 ASCII 码）。3、 在命令的开头加上起始标记“:”，它的 ASCII 码为 0x3A。4、 在命令的尾部加上结束标记 CR,LF（0xD,0xA ），此处的 CR,LF 表示回车和换行的 ASCII 码。所以以下我们仅介绍 RTU 协议即可，对应的 ASCII 协议可以使用以
8、上的步骤来生成。下表是 Modbus 支持的功能码：在这些功能码中较长使用的是 1、2 、3、4、5、6 号功能码，使用它们即可实现对下位机的数字量和模拟量的读写操作。1、读可读写数字量寄存器（线圈状态）：计算机发送命令：设备地址 命令号 01 起始寄存器地址高 8 位 低 8 位 读取的寄存器数高 8 位 低 8 位 CRC 校验的低 8 位 CRC 校验的高 8 位例：110100130025CRC 低CRC 高意义如下：设备地址：在一个 485 总线上可以挂接多个设备，此处的设备地址表示想和哪一个设备通讯。例子中为想和 17 号( 十进制的 17 是十六进制的 11)通讯。命令号 01：
9、读取数字量的命令号固定为 01。起始地址高 8 位、低 8 位：表示想读取的开关量的起始地址(起始地址为 0)。比如例子中的起始地址为 19。寄存器数高 8 位、低 8 位：表示从起始地址开始读多少个开关量。例子中为 37 个开关量。CRC 校验：是从开头一直校验到此之前。在此协议的最后再作介绍。此处需要注意，CRC 校验在命令中的高低字节的顺序和其他的相反。设备响应：设备地址 命令号 01 返回的字节个数数据 1数据 2.数据nCRC 校验的低 8 位 CRC 校验的高 8 位例：110105CD6BB20E1BCRC 低CRC 高意义如下：设备地址和命令号和上面的相同。返回的字节个数：表示
10、数据的字节个数，也就是数据 1，2.n 中的 n的值。数据 1.n：由于每一个数据是一个 8 位的数，所以每一个数据表示 8个开关量的值，每一位为 0 表示对应的开关断开，为 1 表示闭合。比如例子中，表示 20 号( 索引号为 19)开关闭合，21 号断开，22 闭合，23 闭合，24 断开，25 断开，26 闭合，27 闭合 .如果询问的开关量不是 8 的整倍数，那么最后一个字节的高位部分无意义，置为 0。CRC 校验同上。2、读只可读数字量寄存器（输入状态）：和读取线圈状态类似，只是第二个字节的命令号不再是 1 而是 2。3、写数字量（线圈状态）：计算机发送命令：设备地址 命令号 05
11、需下置的寄存器地址高 8 位 低8 位下置的数据高 8 位 低 8 位 CRC 校验的低 8 位 CRC 校验的高 8 位例：110500ACFF00CRC 低CRC 高意义如下：设备地址和上面的相同。命令号:写数字量的命令号固定为 05。需下置的寄存器地址高 8 位，低 8 位：表明了需要下置的开关的地址。下置的数据高 8 位，低 8 位：表明需要下置的开关量的状态。例子中为把该开关闭合。注意，此处只可以是FF00表示闭合0000表示断开，其他数值非法。注意此命令一条只能下置一个开关量的状态。设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。4、读可读写模拟量寄存器（保持寄存器）：计
12、算机发送命令：设备地址 命令号 03 起始寄存器地址高 8 位 低 8 位 读取的寄存器数高 8 位 低 8 位 CRC 校验的低 8 位 CRC 校验的高 8 位例：1103006B0003CRC 低CRC 高意义如下：设备地址和上面的相同。命令号:读模拟量的命令号固定为 03。起始地址高 8 位、低 8 位：表示想读取的模拟量的起始地址(起始地址为 0)。比如例子中的起始地址为 107。寄存器数高 8 位、低 8 位：表示从起始地址开始读多少个模拟量。例子中为3 个模拟量。注意，在返回的信息中一个模拟量需要返回两个字节。设备响应：设备地址 命令号 03 返回的字节个数数据 1数据 2.数据
13、nCRC 校验的低 8 位 CRC 校验的高 8 位例：110306022B00000064CRC 低CRC 高意义如下：设备地址和命令号和上面的相同。返回的字节个数：表示数据的字节个数，也就是数据 1，2.n 中的 n的值。例子中返回了 3 个模拟量的数据，因为一个模拟量需要 2 个字节所以共6 个字节。数据 1.n：其中数据 1数据 2分别是第 1 个模拟量的高 8 位和低 8位， 数据 3数据 4是第 2 个模拟量的高 8 位和低 8 位，以此类推。例子中返回的值分别是 555，0 ，100。CRC 校验同上。5、读只可读模拟量寄存器（输入寄存器）： 和读取保存寄存器类似，只是第二个字节
14、的命令号不再是 2 而是 4。6、写单个模拟量寄存器（保持寄存器）：计算机发送命令：设备地址 命令号 06 需下置的寄存器地址高 8 位 低8 位下置的数据高 8 位 低 8 位 CRC 校验的低 8 位 CRC 校验的高 8 位例：110600010003CRC 低CRC 高意义如下：设备地址和上面的相同。命令号:写模拟量的命令号固定为 06。需下置的寄存器地址高 8 位，低 8 位：表明了需要下置的模拟量寄存器的地址。下置的数据高 8 位，低 8 位：表明需要下置的模拟量数据。比如例子中就把 1 号寄存器的值设为 3。注意此命令一条只能下置一个模拟量的状态。设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。
