基於AVR128的簡單Modbus協議實現

標籤：modbus avr atmega128

Modbus通訊協議是由Modicon公司在1979年開發的，應用於工業現場控制的匯流排協議。Modbus通訊系統包括帶有可程式化控制的晶片節點和公用傳輸線組成，其目的是用於多節點資料的採集和監控。Modbus協議採用主從模式，通訊系統中有一個主機對多個節點從機進行監控，從機節點最多支援247個。每個從機均有自己獨立的從機地址，而且改地址能夠被主機識別。

能夠支援Modbus協議的通訊系統有RS-232，RS-422，RS-485等。同時Modbus協議具有標準、開放、免費、幀格式簡單等特點而被廣大工程師所採用。

Modbus協議中資料轉送採用ASCII和RTU兩種模式。其中ASCII傳輸方式表示的資料通俗易懂，便於和PC機直接通訊識別，但其缺點是採用單位元組表示一個資料，傳輸相同的資料需要更多的幀數和時間。RTU模式採用壓縮的十六進位表示方式，一個位元組可以壓縮裝載兩個資料，這樣相同的幀數下RTU模式可以傳輸更多的資料。

Modbus資料幀校正分兩種方式：CRC迴圈冗餘校正和LRC縱向冗餘校正。下面使用Proteus模擬atmega128.兩片128之間進行串口通訊，串口通訊上跑的是簡單的Modbus協議。

模擬圖如下所示：

說明：U1使用1602進行接收資料的顯示。資料幀採用RTU模式，但是為了方便1602進行顯示，傳輸的資料幀訊息採用了0X3x（0,1,2,3...等數的ASCII表示形式，這樣可以直接送入1602進行顯示，從而方便類比）。圖片中間的三個按鍵是U2的三個中斷。

按下之後U2單片機會發送一幀資料，資料內容是0X30, 0X31，0X33，0X01，0X34，0X37。

按照Modbus協議0X30，0X31是表示的從機地址，0X33是表示命令字元，0X01表示資料域長度，0X34表示資料域，0X37是進行的LRC校正。我們採用這種方式進行簡化是為了方便1602進行顯示，其中0x01是ASCII碼中的空格’‘也能夠在1602中進行顯示。

單片機U1的PB口和PE口狀態分別顯示了LRC校正位元組和資料域首位元組。

當按下button1的時候U2發送資料幀，U1進行接收並且對接收資料繼續校正，如果校正無誤，那麼進行顯示。

按下button1結果如下

中間的01由於是空格的ASCII碼值所以1602顯示空格。由於資料域我是採用數組存放資料方式，LCD顯示代碼以C語言中的’\0’結束顯示，所以校正位元組沒有顯示出來，我將它投影到連接埠B上，連接埠B的狀態是0X37。這樣也就驗證了這個簡單的Modbus協議的正常傳輸。

 

按動U2的button2可以主動產生一個LRC校正錯誤。（我在代碼校正的時候也沒有採用標準的LRC校正，只是進行了累加校正）。U2在對資料幀填充完畢的時候刻意更改校正值，將更改後的資料幀發送給U1，U1接收後進行校正則產生校正錯誤提示。按下button2結果

從虛擬終端中我們可以看出，我們手動更改了校正值，由0x37更改成0XFF，那麼U1接收到的資料進行校正那麼就會產生校正錯誤提示。。。實際校正結果還是0X37，但是我們在發送前將校正改成了0XFF，導致接收方校正0x37 !=0xff,從而產生錯誤。。。

按下button3回產生資料幀錯誤。按下button3，U2刻意發送一個不完整的資料幀。如果資料幀不完整，U1不可能進行無限時間的等待。所以U1使用定時器0進行逾時判斷，如果超過10ms，資料幀依然不完整那麼判斷此資料幀為錯誤幀。。結果如下。

在事件3中我們可以讓U2不發送校正碼，導致該幀資料不完整。U1等待10ms後判定該資料幀是幀錯誤。。

 

該模擬的模擬程式和模擬工程存放到網盤地址http://yun.baidu.com/share/link?shareid=368414814&uk=840368654&third=0

裡邊包含了U1 和U2的工程代碼分別在各自的MAIN檔案夾中。模擬檔案在ISIS檔案夾中。希望對你有協助。88