Modbus是一種開放的通信協(xié)議，廣泛應用于工業(yè)自動化領域。它定義了消息結構和設備間的通信方式，支持多種物理層網(wǎng)絡，如RS-232、RS-485等。本文將詳細介紹如何在串口屏上實現(xiàn)Modbus通訊，并提供一個具體的示例。

1. Modbus概述

Modbus協(xié)議由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣的一部分）于1979年開發(fā)，用于PLC之間的通信。該協(xié)議簡單可靠，易于理解和實施。Modbus有兩種變體：ASCII模式和RTU（遠程終端單元）模式。RTU模式更常見且傳輸效率更高。

2. 硬件連接

2.1 選擇合適的串行接口

RS-232：適用于點對點連接。

RS-485：支持多點連接，適合長距離傳輸。

2.2 正確接線

RS-232：直接連接TXD到RXD，RXD到TXD，GND到GND。

RS-485：需要使用A/B線進行差分信號傳輸，同時確保所有設備共地。

3. 配置串口參數(shù)

確保所有設備配置相同的串口參數(shù)：

波特率：常見的有9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bps。

數(shù)據(jù)位：8位。

停止位：1或2位。

校驗：無校驗、奇校驗或偶校驗。

流控：一般不啟用。

4. Modbus功能碼

Modbus協(xié)議通過不同的功能碼來定義具體的操作類型。以下是常用的功能碼：

0x01：讀取線圈狀態(tài)

0x02：讀取輸入狀態(tài)

0x03：讀取保持寄存器

0x04：讀取輸入寄存器

0x05：寫入單個線圈

0x06：寫入單個寄存器

0x0F：寫入多個線圈

0x10：寫入多個寄存器

5. 請求幀構建

請求幀的基本格式如下：

[從站地址][功能碼][起始地址高位][起始地址低位][數(shù)量高位][數(shù)量低位][CRC低字節(jié)][CRC高字節(jié)]

示例

假設要向地址為1的設備發(fā)送命令，請求讀取從第0號開始的連續(xù)兩個寄存器的內容：

從站地址: 0x01

功能碼: 0x03 (讀取保持寄存器)

起始地址: 0x0000

寄存器數(shù)量: 0x0002

因此，請求幀為:01 03 00 00 00 02 [CRC低] [CRC高]，其中CRC校驗碼需根據(jù)前面部分計算得出。

6. 發(fā)送請求并接收響應

6.1 發(fā)送請求

使用編程語言或專用軟件工具通過串口發(fā)送上述構建好的請求幀。

6.2 接收響應

接收來自目標設備的響應，并解析其內容。如果一切正常，會收到包含所需數(shù)據(jù)的響應包。

6.3 響應幀格式

響應幀的基本格式如下：

[從站地址][功能碼][字節(jié)數(shù)][數(shù)據(jù)1][數(shù)據(jù)2]...[數(shù)據(jù)N][CRC低字節(jié)][CRC高字節(jié)]

示例

假設請求成功，響應幀可能如下所示：01 03 04 00 0A 00 0B [CRC低] [CRC高]

表示從0號寄存器讀取了兩個值0x0A和0x0B。

7. 錯誤處理

檢查返回的功能碼是否為異常響應（即功能碼加0x80），如果是，則需根據(jù)具體錯誤代碼采取相應措施。常見的錯誤代碼包括：

0x81：非法功能碼

0x82：非法數(shù)據(jù)地址

0x83：非法數(shù)據(jù)值

0x84：執(zhí)行失敗

8. 實際應用中的注意事項

確保硬件連接正確：特別是RS-485接口的A/B線連接。

配置一致的串口參數(shù)：所有設備必須使用相同的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗方式。

合理規(guī)劃地址空間：避免地址沖突。

調試工具的使用：利用Modbus調試工具測試整個系統(tǒng)的連通性。

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