基于modbus通信協(xié)議的rs485串口通信

1、Modbus 和Modbus/TCP協(xié)議基礎(chǔ)介紹,Modbus是MODICON公司于1979年開發(fā)的一種通訊協(xié)議，是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。1996年施耐德公司推出了基于以太網(wǎng)TCP/IP的Modbus協(xié)議——ModbusTCP。Modbus協(xié)議是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報(bào)文類型，協(xié)議本身并沒有定義物理層，只是定義了控制器能夠認(rèn)識(shí)和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管他們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。標(biāo)準(zhǔn)的Mo

2、dbus協(xié)議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)口。采用Master/Slave（主/從）方式通信。Modbus在2004年成為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。,Modbus技術(shù)規(guī)范的關(guān)系,Modbus應(yīng)用協(xié)議,Modbus是一種簡(jiǎn)單客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用協(xié)議客戶機(jī)能夠向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。服務(wù)器分析請(qǐng)求，處理請(qǐng)求，向客戶機(jī)發(fā)送應(yīng)答。,通用Modbus幀結(jié)構(gòu)－－協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDU),Modbus協(xié)議定義了一個(gè)與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡(jiǎn)單協(xié)

3、議數(shù)據(jù)單元（PDU），特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的Modbus協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域。,Modbus協(xié)議在串行鏈路上的實(shí)現(xiàn)模型,主要是在RS485和RS232等物理接口上實(shí)現(xiàn)Modbus協(xié)議。在Modbus鏈路層上客戶機(jī)的功能由主站提供而服務(wù)器的功能由從站實(shí)現(xiàn)。,Modbus主站-從站協(xié)議原理,Modbus串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主-從協(xié)議。在同一時(shí)刻，只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)連接與總線，一個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn)（最大編號(hào)為247）連接于

4、同一串行總線。Modbus通信由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起，子節(jié)點(diǎn)在沒有收到來自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求時(shí)，從不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。子節(jié)點(diǎn)之間互不通信。主節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻只會(huì)發(fā)起一個(gè)Modbus事務(wù)處理。主節(jié)點(diǎn)以兩種模式對(duì)子節(jié)點(diǎn)發(fā)送Modbus請(qǐng)求：廣播、單播。,主站工作狀態(tài)圖,從站工作狀態(tài)圖,串行鏈路上的Modbus地址規(guī)則,Modbus尋址空間有256個(gè)不同地址地址0為廣播地址Modbus主節(jié)點(diǎn)沒有地址，子節(jié)點(diǎn)必須有一個(gè)唯一的地址,串行鏈路上的Modbus幀

5、結(jié)構(gòu),Modbus串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主/從協(xié)議網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)從站必須有唯一的地址（從1到247）從站地址用于尋址從站設(shè)備，由主站發(fā)起地址0用于廣播模式，不需要響應(yīng)RS-485和RS-232 定義了標(biāo)準(zhǔn)的物理端口，提高互可操作性,兩種Modbus串行傳輸模式,ASCII模式：信息中的每個(gè)8 Bit字節(jié)需2個(gè)ASCII字符,其優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)許字符的傳輸間隔達(dá)到1 s而不產(chǎn)生錯(cuò)誤;,RTU模式：每個(gè)8 Bit字節(jié)包含兩個(gè)4 Bit的十六進(jìn)制字

6、符,其優(yōu)點(diǎn)是在同樣的波特率下,可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù),但是每個(gè)信息必須以連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳輸。,,優(yōu)點(diǎn)：公開的協(xié)議，完全免費(fèi)。簡(jiǎn)單易用，性能穩(wěn)定。 廣泛的知識(shí)資源支持。,Modbus 的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)：自適應(yīng)性差，需合理組態(tài)。通信效率低。,ModbusTCP簡(jiǎn)介,ModbusTCP是運(yùn)行在TCP/IP上的Modbus 報(bào)文傳輸協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間通過網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。ModbusTCP

7、是開放的協(xié)議，IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互聯(lián)網(wǎng)編號(hào)分配管理機(jī)構(gòu)）給Modbus協(xié)議賦予TCP編口號(hào)為502，這是目前在儀表與自動(dòng)化行業(yè)中唯一分配到的端口號(hào)。ModbusTCP/IP協(xié)議模型,ModbusTCP通信結(jié)構(gòu),,Modbus TCP/IP的通信設(shè)備：連接至TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的 Modbus TCP/IP客戶機(jī)和服務(wù)器設(shè)備。 互連設(shè)備，如：在TCP/IP網(wǎng)

8、絡(luò)和串行鏈路子網(wǎng)之間互連的網(wǎng)橋、路由器或網(wǎng)關(guān)等設(shè)備。,ModbusTCP數(shù)據(jù)幀,ModbusTCP數(shù)據(jù)幀與串行鏈路數(shù)據(jù)幀的區(qū)別,MBAP報(bào)文頭,,ModbusTCP報(bào)文傳輸服務(wù)結(jié)構(gòu),,優(yōu)點(diǎn)：用戶可免費(fèi)獲得協(xié)議及樣板程序；網(wǎng)絡(luò)實(shí)施價(jià)格低廉，可全部使用通用網(wǎng)絡(luò)部件；易于集成不同的設(shè)備，幾乎可以找到任何現(xiàn)場(chǎng)總線連接到Modbus-TCP的網(wǎng)關(guān) ；網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，100M以太網(wǎng)的傳輸結(jié)果為：每秒4000個(gè)Modbus TCP報(bào)文，而每個(gè)

9、報(bào)文可傳輸125個(gè)字(16bit)，故相當(dāng)于4000×125=500000個(gè)模擬量數(shù)據(jù)(8000000開關(guān)量！)；,Modbus/TCP的優(yōu)缺點(diǎn),缺點(diǎn)：實(shí)時(shí)性較差,應(yīng)用行業(yè)規(guī)模,TCP/IP 已成為信息行業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：世界上93%的網(wǎng)絡(luò)都使用TCP/IP，只要在應(yīng)用層使用Modbus TCP，就可實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換；目前中國(guó)已把Modbus TCP作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一。在國(guó)外，Modbus TCP被國(guó)際半導(dǎo)體業(yè)SEM