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一、Modbus協(xié)議概述

Modbus協(xié)議是一種串行通訊協(xié)議，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的設(shè)備之間的通訊。它采用主從通訊模式，即一個(gè)主設(shè)備可以與多個(gè)從設(shè)備進(jìn)行通訊。Modbus協(xié)議具有簡(jiǎn)單、可靠、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

Modbus協(xié)議的基本原理是通過(guò)主設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求幀給從設(shè)備，從設(shè)備接收到請(qǐng)求幀后，根據(jù)請(qǐng)求幀中的功能碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，并將結(jié)果以響應(yīng)幀的形式返回給主設(shè)備。通過(guò)這種方式，主設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)從設(shè)備的監(jiān)控和控制。

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，Modbus協(xié)議的應(yīng)用非常廣泛。它可以用于連接各種傳感器、執(zhí)行器、控制器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和處理。同時(shí)，Modbus協(xié)議還支持多種數(shù)據(jù)傳輸方式，包括ASCII、RTU和TCP等，可以滿足不同場(chǎng)景下的需求。

二、Modbus ASCII協(xié)議詳解

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Modbus ASCII協(xié)議是Modbus協(xié)議的一種形式，它采用ASCII字符進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。下面我們將詳細(xì)解析Modbus ASCII協(xié)議的工作原理、幀格式以及CRC校驗(yàn)等方面。

工作原理和數(shù)據(jù)傳輸方式

Modbus ASCII協(xié)議的工作原理與Modbus協(xié)議基本相同，也是采用主從通訊模式。主設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求幀給從設(shè)備，從設(shè)備根據(jù)請(qǐng)求幀中的功能碼執(zhí)行相應(yīng)操作，并將結(jié)果以響應(yīng)幀的形式返回給主設(shè)備。

在數(shù)據(jù)傳輸方式上，Modbus ASCII協(xié)議采用ASCII字符進(jìn)行傳輸。每個(gè)字符由兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示，例如字符'A'由'41'表示。這種傳輸方式使得Modbus ASCII協(xié)議具有較好的可讀性，方便調(diào)試和排查問(wèn)題。

幀格式解析

Modbus ASCII協(xié)議的幀格式包括起始符、設(shè)備地址、功能碼、數(shù)據(jù)位和結(jié)束符等部分。起始符用于標(biāo)識(shí)幀的開(kāi)始，設(shè)備地址用于指定目標(biāo)從設(shè)備的地址，功能碼用于指定要執(zhí)行的操作類型，數(shù)據(jù)位用于傳輸實(shí)際的數(shù)據(jù)內(nèi)容，結(jié)束符用于標(biāo)識(shí)幀的結(jié)束。

具體來(lái)說(shuō)，Modbus ASCII協(xié)議的幀格式如下：

起始符：由冒號(hào)':'表示，占一個(gè)字節(jié)。

設(shè)備地址：由兩個(gè)ASCII字符表示，占兩個(gè)字節(jié)。地址范圍是01-99或A0-FF。

功能碼：由兩個(gè)ASCII字符表示，占兩個(gè)字節(jié)。功能碼用于指定要執(zhí)行的操作類型，如讀取線圈狀態(tài)、寫(xiě)入單個(gè)寄存器等。

數(shù)據(jù)位：根據(jù)功能碼的不同，數(shù)據(jù)位的長(zhǎng)度和內(nèi)容也會(huì)有所差異。數(shù)據(jù)位用于傳輸實(shí)際的數(shù)據(jù)內(nèi)容，可以是寄存器地址、數(shù)據(jù)值等。

CRC校驗(yàn)碼：由兩個(gè)ASCII字符表示，占兩個(gè)字節(jié)。CRC校驗(yàn)碼用于檢驗(yàn)幀的完整性，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中沒(méi)有被篡改或丟失。

結(jié)束符：由回車和換行符' '表示，占兩個(gè)字節(jié)。

CRC校驗(yàn)在Modbus ASCII協(xié)議中的作用和實(shí)現(xiàn)方法

CRC校驗(yàn)在Modbus ASCII協(xié)議中起著至關(guān)重要的作用。它通過(guò)對(duì)幀中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，生成一個(gè)校驗(yàn)碼，并將其附加在幀的末尾。接收方在接收到幀后，會(huì)重新計(jì)算數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)碼，并與幀中附帶的校驗(yàn)碼進(jìn)行比對(duì)。如果兩者一致，則說(shuō)明數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤；如果不一致，則說(shuō)明數(shù)據(jù)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理。

CRC校驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)方法一般采用多項(xiàng)式除法的方式。發(fā)送方將幀中的數(shù)據(jù)作為被除數(shù)，與一個(gè)預(yù)定義的多項(xiàng)式進(jìn)行除法運(yùn)算，得到的余數(shù)即為CRC校驗(yàn)碼。接收方同樣使用相同的多項(xiàng)式進(jìn)行除法運(yùn)算，并比較得到的余數(shù)是否與幀中附帶的校驗(yàn)碼一致。

三、Modbus ASCII協(xié)議通訊流程分析

Modbus ASCII協(xié)議的通訊流程主要包括主從通訊的流程和原理，以及數(shù)據(jù)的傳輸順序和過(guò)程。

主從通訊的流程和原理

在Modbus ASCII協(xié)議中，主設(shè)備負(fù)責(zé)發(fā)起通訊請(qǐng)求，從設(shè)備則負(fù)責(zé)響應(yīng)請(qǐng)求并返回?cái)?shù)據(jù)。主設(shè)備通過(guò)發(fā)送請(qǐng)求幀給從設(shè)備，指定要執(zhí)行的操作和從設(shè)備的地址。從設(shè)備在接收到請(qǐng)求幀后，會(huì)根據(jù)其中的功能碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，并將結(jié)果以響應(yīng)幀的形式返回給主設(shè)備。主設(shè)備在接收到響應(yīng)幀后，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和應(yīng)用。

數(shù)據(jù)的傳輸順序和過(guò)程

在Modbus ASCII協(xié)議的通訊過(guò)程中，數(shù)據(jù)的傳輸順序和過(guò)程嚴(yán)格按照幀格式進(jìn)行。首先，主設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求幀給從設(shè)備，包括起始符、設(shè)備地址、功能碼和數(shù)據(jù)位等信息。然后，從設(shè)備接收到請(qǐng)求幀后，進(jìn)行解析并執(zhí)行相應(yīng)的操作。執(zhí)行完畢后，從設(shè)備將結(jié)果以響應(yīng)幀的形式發(fā)送回主設(shè)備，響應(yīng)幀同樣包含起始符、設(shè)備地址、功能碼和數(shù)據(jù)位等信息，并附加CRC校驗(yàn)碼以確保數(shù)據(jù)的完整性。最后，主設(shè)備接收到響應(yīng)幀后，進(jìn)行CRC校驗(yàn)并提取數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行處理。