基于MODBUS协议的单片机通信系统及其应用.pdf

基于MODBUS 协议的单片机通信系统及其应用 谢昌鹏 摘要 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，是一种全开放、免费 提供，非常容易理解和实施的协议。利用该协议可以实现单片机与PC 机的串行 通信。在Windows 桌面环境下，使用Visual C++可视化软件开发工具，调用MSComm 控件，即可开发一个Modbus 串行协议通信上位机软件。再编写与之相对应的单 片机程序，通过RS232 和串行接口，即可实现单片机与PC 机通信，实现相互控 制与反馈的通信系统。 关键词 Modbus 协议；串行通信；Visual C++；上位机；单片机 0 引言 工业控制已从单机控制走向集中监控、集散控制，如今已进入网络时代，工 业控制器连网也为网络管理提供了方便。Modbus 就是工业控制器的网络协议中 的一种。 Modbus 协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过 何种网络进行通信的。它描述了控制器请求访问其它设备的过程，如何回应来自 其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共 格式。 当在Modbus 网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备 地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将 生成反馈信息并用Modbus 协议发出。在其它网络上，包含了Modbus 协议的消息 转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节 地址、路由路径及错误 测的方法。 目前工业中常用的Modbus 通信分为两种, 一种是经由RS232 兼容串行接口 （或通过RS232/485 转换器转换成RS485 接口）组成Modbus 网络进行通信,另一 种通过以太网结合TCP/IP 协议组成Modbus/TCP 网络进行通信。由于是与单片机 通信，因此本文使用的是RS232 兼容串行接口通信。 1 1 MODBUS 串口通信协议 标准的Modbus 口是使用RS232 兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电 缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。控制器能设置为两种传输模式：ASCII （美 国信息交换码）和 RTU （远程终端设备）中的任何一种在标准的Modbus 网络通 信。用户选择想要的模式，包括串口通信参数 （波特率、校验方式等）。在配置 每个控制器的时候，在一个Modbus 网络上的所有设备都必须选择相同的传输模 式和串口参数。 （1）ASCII 模式 当控制器设为在Modbus 网络上以ASCII （美国标准信息交换代码）模式通 信，在消息中的每个 8Bit 字节都作为两个 ASCII 字符发送。本文采用的就是 ASCII 模式。 代码系统： 十六进制，ASCII 字符0…9，A…F，消息中的每个ASCII 字符都是一个十六 进制字符组成 每个字节的位： 起始位 地址代码 功能代码 数据位 LRC 校验码 结束位 START ADDRESS FUNCTION DATA LRC CHECK END 1字节 2 字节 2 字节 n 字节 2 字节 2 字节 1 CHAR 2 CHARS 2 CHARS n CHARS 2 CHARS 2 CHARS （2）RTU 模式 当控制器设为在Modbus 网络上以 RTU （远程终端单元）模式通信，在消息 中的每个8Bit 字节包含两个4Bit 的十六进制字符。 代码系统： 8 位二进制，十六进制数0...9，A...F，消息中的每个8 位域都是一个两个 十六进制字符组成 每个字节的位： 起始位 地址代码 功能代码 数据位 CRC 校验码 结束位 START ADDRESS FUNCTION DATA CRC CHECK END T1-T2-T3-T4 8 BITS