串口屏Modbus通讯协议详解
Modbus是一种开放的通信协议，广泛应用于工业自动化领域。它定义了消息结构和设备间的通信方式，支持多种物理层网络，如RS-232、RS-485等。本文将详细介绍如何在串口屏上实现Modbus通讯，并提供一个具体的示例。
1. Modbus概述
Modbus协议由Modicon（现为施耐德电气的一部分）于1979年开发，用于PLC之间的通信。该协议简单可靠，易于理解和实施。Modbus有两种变体：ASCII模式和RTU（远程终端单元）模式。RTU模式更常见且传输效率更高。
2. 硬件连接
2.1 选择合适的串行接口
RS-232：适用于点对点连接。
RS-485：支持多点连接，适合长距离传输。
2.2 正确接线
RS-232：直接连接TXD到RXD，RXD到TXD，GND到GND。
RS-485：需要使用A/B线进行差分信号传输，同时确保所有设备共地。
3. 配置串口参数
确保所有设备配置相同的串口参数：
波特率：常见的有9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bps。
数据位：8位。
停止位：1或2位。
校验：无校验、奇校验或偶校验。
流控：一般不启用。
4. Modbus功能码
Modbus协议通过不同的功能码来定义具体的操作类型。以下是常用的功能码：
0x01：读取线圈状态
0x02：读取输入状态
0x03：读取保持寄存器
0x04：读取输入寄存器
0x05：写入单个线圈
0x06：写入单个寄存器
0x0F：写入多个线圈
0x10：写入多个寄存器
5. 请求帧构建
请求帧的基本格式如下：
[从站地址][功能码][起始地址高位][起始地址低位][数量高位][数量低位][CRC低字节][CRC高字节]
示例
假设要向地址为1的设备发送命令，请求读取从第0号开始的连续两个寄存器的内容：
从站地址: 0x01
功能码: 0x03 (读取保持寄存器)
起始地址: 0x0000
寄存器数量: 0x0002
因此，请求帧为:01 03 00 00 00 02 [CRC低] [CRC高]，其中CRC校验码需根据前面部分计算得出。
6. 发送请求并接收响应
6.1 发送请求
使用编程语言或专用软件工具通过串口发送上述构建好的请求帧。
6.2 接收响应
接收来自目标设备的响应，并解析其内容。如果一切正常，会收到包含所需数据的响应包。
6.3 响应帧格式
响应帧的基本格式如下：
[从站地址][功能码][字节数][数据1][数据2]...[数据N][CRC低字节][CRC高字节]
示例
假设请求成功，响应帧可能如下所示：01 03 04 00 0A 00 0B [CRC低] [CRC高]
表示从0号寄存器读取了两个值0x0A和0x0B。
7. 错误处理
检查返回的功能码是否为异常响应（即功能码加0x80），如果是，则需根据具体错误代码采取相应措施。常见的错误代码包括：
0x81：非法功能码
0x82：非法数据地址
0x83：非法数据值
0x84：执行失败
8. 实际应用中的注意事项
确保硬件连接正确：特别是RS-485接口的A/B线连接。
配置一致的串口参数：所有设备必须使用相同的波特率、数据位、停止位和校验方式。
合理规划地址空间：避免地址冲突。
调试工具的使用：利用Modbus调试工具测试整个系统的连通性。
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