modbus 協議編程 C++

MODBUS通訊協議及編程

　　ModBus通訊協議分為RTU協議和ASCII協議，我公司的多種儀錶都採用ModBus
RTU通訊協議，如：CH2000智能電力監測儀、CH2000M電力參數採集模組、巡檢表、數顯表、光柱數顯表等。下面就ModBus
RTU協議簡要介紹如下：

一、通訊協議

（一）、通訊傳送方式
：
　　
通訊傳送分為獨立的資訊頭，和發送的編碼資料。以下的通訊傳送方式定義也與MODBUS RTU通訊規約相相容：

編 碼	8位二進位
起始位	1位
資料位元	8位
同位位元	1位（偶校正位）
停止位	1位
錯誤校檢	CRC（冗餘迴圈碼）

初始結構 = ≥4位元組的時間
地址碼 = 1 位元組
功能碼 = 1 位元組
資料區 =
N 位元組
錯誤校檢 = 16位CRC碼
結束結構 = ≥4位元組的時間

　　地址碼
：地址碼為通訊傳送的第一個位元組。這個位元組表明由使用者設定地址碼的從機將接收由主機發送來的資訊。並且每個從機都有具有唯一的地址碼，並且響應回送均以各自的地址碼開始。主機發送的地址碼錶明將發送到的從機地址，而從機發送的地址碼錶明回送的從機地址。

　　功能碼
：通訊傳送的第二個位元組。ModBus通訊規約定
義功能號為1到127。本儀錶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麼動作。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，並表明從機已響應主機進行操作。如果從機發送的功能碼的最高位為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。

　　資料區
：資料區是根據不同的功能碼而不同。資料區可以是實際數值、設定點、主機發送給從機或從機發送給主機的地址。

　　

CRC碼
：二位元組的錯誤偵測碼。

（二）、通訊規約：

　　
當通訊命令發送至儀器時，符合相應地址碼的裝置接通訊命令，併除去地址碼，讀取資訊，如果沒有出錯，則執行相應的任務；然後把執行結果返送給寄件者。返送的資訊中包括地址碼、執行動作的功能碼、執行動作後結果的資料以及錯誤校正碼。如果出錯就不發送任何資訊。

1．資訊幀結構

地址碼	功能碼	資料區	錯誤校正碼
8位	8位	N × 8位	16位

　　地址碼
：地址碼是資訊幀的第一位元組(8位)，從0到255。這個位元組表明由使用者佈建地址的從機將接收由主機發送來的資訊。每個從機都必須有唯一的地址碼，並且只有符合地址碼的從機才能響應回送。當從機回送資訊時，相當的地址碼錶明該資訊來自於何處。

　　
功能碼
：主機發送的功能碼告訴從機執行什麼任務。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	讀取資料	讀取當前寄存器內一個或多個二進位值
06	重設單一寄存器	把設定的二進位值寫入單一寄存器

　　資料區
：資料區包含需要從機執行什麼動作或由從機採集的返送資訊。這些資訊可以是數值、參考地址等等。例如，功能碼告訴從機讀取寄存器的值，則資料區必需包含要讀取寄存器的起始地址及讀取長度。對於不同的從機，地址和資料資訊都不相同。

　　錯誤校正碼
：主機或從機可用校正碼進行判別接收資訊是否出錯。有時，由於電子雜訊或其它一些幹擾，資訊在傳輸過程中會發生細微的變化，錯誤校正碼保證了主機或從機對在傳送過程中出錯的資訊不起作用。這樣增加了系統的安全和效率。錯誤校正採用CRC-16校正方法。

註：資訊幀的格式都基本相同：地址碼、功能碼、資料區和錯誤校正碼。

2．錯誤校正

　　
冗餘迴圈碼（CRC）包含2個位元組，即16位二進位。CRC碼由發送裝置計算，放置於發送資訊的尾部。接收資訊的裝置再重新計算接收到資訊的
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位元據資訊進行處理。在進行CRC碼計算時只用8位元據位，起始位及停止位，如有同位位元的話也包括同位位元，都不參與CRC碼計算。

　　
在計算CRC碼時，8位元據與寄存器的資料相異或，得到的結果向低位移一位元組，用0填補最高位。再檢查最低位，如果最低位為1，把寄存器的內容與預置數相異或，如果最低位為0，不進行異或運算。

　　
這個過程一直重複8次。第8次移位後，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複8次。當所有的資料資訊處理完後，最後寄存器的內容即為CRC碼值。CRC碼中的資料發送、接收時低位元組在前。

　　 計算CRC碼的步驟為：

• 預置16位寄存器為十六進位FFFF（即全為1）。稱此寄存器為CRC寄存器；
• 把第一個8位元據與16位CRC寄存器的低位相異或，把結果放於CRC寄存器；
• 把寄存器的內容右移一位(朝低位)，用0填補最高位，檢查最低位；
• 如果最低位為0：重複第3步(再次移位); 如果最低位為1：CRC寄存器與多項式A001（1010
  0000 0000 0001）進行異或；
• 重複步驟3和4，直到右移8次，這樣整個8位元據全部進行了處理；
• 重複步驟2到步驟5，進行下一個8位元據的處理；
• 最後得到的CRC寄存器即為CRC碼。

3．功能碼03，讀取點和傳回值：

　　儀錶採用Modbus RTU通訊規約，利用通訊命令，可以進行讀取點(“保持寄存器”)
或傳回值(“輸入寄存器”

)的操作。保持和輸入寄存器都是16位（2位元組）值，並且高位在前。這樣用於儀錶的讀取點和傳回值都是2位元組。一次最多可讀取寄存器數是60。由於一些可
編程式控制制器不用功能碼03，所以功能碼03被用作讀取點和傳回值。從機響應的命令格式是從機地址、功能碼、資料區及CRC碼。資料區中的寄存器資料都是每
兩個位元組高位元組在前。

4．功能碼06，單點儲存

　　主機利用這條命令把單點資料儲存到儀錶的儲存空間。從機也用這個功能碼向主機返送資訊。

二、編程舉例

　　下面是一個用VC編寫的ModBus RTU通訊的例子

（一）、通訊口設定

DCB dcb;
hCom=CreateFile("COM1",
　　　　
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
　　　　　0,
　　　　　NULL,
　　　　　OPEN_EXISTING,
　　　　　0,
　　　　　NULL);
if(hCom==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
　　MessageBox("createfile
error,error");
}
BOOL
error=SetupComm(hCom,1024,1024);
if(!error)
　　MessageBox("setupcomm
error");
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校正碼計算

UINT crc
void calccrc(BYTE crcbuf)
{
BYTE i;

crc=crc ^ crcbuf;
for(i=0;i<8;i++)
{
BYTE
TT;
TT=crc&1;
crc=crc>>1;
crc=crc&0x7fff;
if
(TT==1)
crc=crc^0xa001;
crc=crc&0xffff;
}
}

（三）、資料發送

zxaddr=11;//讀取地址為11的巡檢表資料
zxnum=10;//讀取十個通道的資料

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）、資料讀取

ReadFile(hCom,writebuf,5+zxnum*2,&comnum,NULL);//讀取zxnum個通道資料
可增加錯誤處理程式，如地址碼錯誤、CRC碼錯誤判斷、通訊故障處理等。