Modbus通信协议 【 初识 Modbus】

Modbus协议

　    Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

此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。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果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。

　   Modbus 是一个请求/应答协议，当在一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、路由路径及错误检测的方法。

 

Modbus热图
 

 

 

 

Modbus消息帧

了解了它，会使你对串口通信有一个清晰的认识！

通用消息帧

ASCII消息帧 (在消息中的每个8Bit 字节都作为两个ASCII字符发送)

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

1个起始位

n个数据位，最小的有效位先发送

1个奇偶校验位，无校验则无

1个停止位（有校验时），2个Bit（无校验时）

错误检测域

LRC(纵向冗长检测)

RTU消息帧

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

1个起始位

8个数据位，最小的有效位先发送

1个奇偶校验位，无校验则无

1个停止位（有校验时），2个Bit（无校验时）

错误检测域

CRC(循环冗长检测)

 

 CRC校验

public static string CRCCheck(string val)
        {
            val = val.TrimEnd(' ');
            string[] spva = val.Split(' ');
            byte[] bufData = new byte[spva.Length + ];
            bufData = ToBytesCRC(val);
            ushort CRC = 0xffff;
            ushort POLYNOMIAL = 0xa001;
            for (int i = ; i < bufData.Length - ; i++)
            {
                CRC ^= bufData[i];
                for (int j = ; j < ; j++)
                {
                    if ((CRC & 0x0001) != )
                    {
                        CRC >>= ;
                        CRC ^= POLYNOMIAL;
                    }
                    else
                    {
                        CRC >>= ;
                    }
                }
            }
            return Maticsoft.DBUtility.HLConvert.ToHex(System.BitConverter.GetBytes(CRC));
        }
        /// <summary>
        /// 例如把如下字符串转换成字节数组
        /// AA AA AA AA 0A 00 68 00 06 03 04 54 21 28 22 E5 F3 16 BB BB BB BB   转换为字节数组
        /// </summary>
        /// <param name="hex">十六进制字符串</param>
        /// <returns></returns>
        public static byte[] ToBytesCRC(string hex)
        {
            string[] temp = hex.Split(' ');
            byte[] b = new byte[temp.Length + ];

            for (int i = ; i < temp.Length; i++)
            {
                b[i] = Convert.ToByte(temp[i], );
            }

            return b;
        }
        /// <summary>
        /// 将字节数据转换为十六进制字符串，中间用 “ ”分割 如：AA AA AA AA 0A 00 68 00 06 03 04 54 21 28 22 E5 F3 16 BB BB BB BB
        /// </summary>
        /// <param name="vars">要转换的字节数组</param>
        /// <returns></returns>
        public static String ToHex(byte[] vars)
        {
            return BitConverter.ToString(vars).Replace('-', ' ').Trim();
        }

CRC校验

CS校验(累加和)

public static string CSCheck(string str)
        {
            if (str.Length == ) return "";
            else str = str.Trim();
            byte[] sss = ToBytes(str);
            int n = ;
            for (int i = ; i < sss.Length; i++)
            {
                n += sss[i];
            }
            return ToHex(n);
        }
        /// <summary>
        /// AB CD 12 3B     转换为字节数组
        /// </summary>
        /// <param name="hex">十六进制字符串</param>
        /// <returns></returns>
        public static byte[] ToBytes(string hex)
        {
            string[] temp = hex.Split(' ');
            byte[] b = new byte[temp.Length];

            for (int i = ; i < temp.Length; i++)
            {
                if (temp[i].Length > )
                    b[i] = Convert.ToByte(temp[i], );
            }

            return b;
        }
        /// <summary>
        /// 转换为符合本程序的十六进制格式
        /// </summary>
        /// <param name="var">1 2 3 等。</param>
        /// <returns>返回十六进制字符串，如果是1-9的话，前面带零</returns>
        /// <example>例如: 5  ="05"  12 ="0C" 无论何时，都是两位数。  </example>
        public static string ToHex(int var)
        {
            int cs = var;
            string tmp = "";
            if (cs == ) { tmp = ""; }
            while (cs > )
            {
                int ys;
                cs = Math.DivRem(cs, , out ys);
                tmp = tmp.Insert(, string.Format(" {0}", Right("" + Convert.ToString(ys, ), ).ToUpper()));
            }
            return tmp.Trim();
        }
        public static string Right(string str, int Length)
        {
            if ((Length <= ) || (str == null))
            {
                return "";
            }
            int length = str.Length;
            if (Length >= length)
            {
                return str;
            }
            return str.Substring(length - Length, Length);
        }

CS校验(累加和)

LRC校验(LRC错误校验用于ASCII模式)

/// <summary>
        /// 取模FF(255)
        /// 取反+1
        /// </summary>
        /// <param name="writeUncheck"></param>
        /// <returns></returns>
        public static string LRCheck(string writeUncheck)
        {
            char[] hexArray = new char[writeUncheck.Length];
            hexArray = writeUncheck.ToCharArray();
            int decNum = , decNumMSB = , decNumLSB = ;
            int decByte, decByteTotal = ;

            bool msb = true;

            for (int t = ; t <= hexArray.GetUpperBound(); t++)
            {
                if ((hexArray[t] >= ) && (hexArray[t] <= ))

                    decNum = (hexArray[t] - );

                else if ((hexArray[t] >= ) & (hexArray[t] <= ))
                    decNum =  + (hexArray[t] - );

                if (msb)
                {
                    decNumMSB = decNum * ;
                    msb = false;
                }
                else
                {
                    decNumLSB = decNum;
                    msb = true;
                }
                if (msb)
                {
                    decByte = decNumMSB + decNumLSB;
                    decByteTotal += decByte;
                }
            }

            decByteTotal = ( - decByteTotal) + ;
            decByteTotal = decByteTotal & ;

            int a, b = ;

            string hexByte = "", hexTotal = "";
            double i;

            for (i = ; decByteTotal > ; i++)
            {
                b = Convert.ToInt32(System.Math.Pow(16.0, i));
                a = decByteTotal % ;
                decByteTotal /= ;
                if (a <= )
                    hexByte = a.ToString();
                else
                {
                    switch (a)
                    {
                        case :
                            hexByte = "A";
                            break;
                        case :
                            hexByte = "B";
                            break;
                        case :
                            hexByte = "C";
                            break;
                        case :
                            hexByte = "D";
                            break;
                        case :
                            hexByte = "E";
                            break;
                        case :
                            hexByte = "F";
                            break;
                    }
                }
                hexTotal = String.Concat(hexByte, hexTotal);
            }
            return hexTotal;
        }

        public void LRCheck(byte[] code)
        {
            int sum = ;
            foreach (byte b in code)
            {
                sum += b;
            }
            sum = sum % ;//取模FF(255)
            sum = ~sum + ;//取反+1
            string lrc = Convert.ToString(sum, );
            return lrc;
        }

LRC校验(LRC错误校验用于ASCII模式)

自定义Modbus数据表

自定义Modbus数据表例子：

设备相关读取信息:

命令报文信息解析:

自定义Modbus数据表定义注意

串口调试工具

串口调试工具的使用.

串口调试工具 + RS485  就可以读取硬件上的数据，和向硬件请求了，如何使用请看“调试篇”会有详细的说明。

 

网络调试助手:

调试助手主要还是TCP协议通讯的一个调试工具

https://www.cnblogs.com/luomingui/archive/2013/06/14/Modbus.html#top