基于modbus通信協(xié)議的rs485串口通信

1、Modbus 和Modbus/TCP協(xié)議基礎介紹,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)場總線協(xié)議標準。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)議是一項應用層報文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP三種報文類型，協(xié)議本身并沒有定義物理層，只是定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，而不管他們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡進行通信的。標準的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年成為我國國家標準。,Modbus技術規(guī)范的關系,Modbus應用協(xié)議,Modbus是一種簡單客戶機/服務器應用協(xié)議客戶機能夠向服務器發(fā)送請求。服務器分析請求，處理請求，向客戶機發(fā)送應答。,通用Modbus幀結構－－協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PDU),Modbus協(xié)議定義了一個與基礎通信層無關的簡單協(xié)

3、議數(shù)據(jù)單元（PDU），特定總線或網(wǎng)絡上的Modbus協(xié)議映射能夠在應用數(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現(xiàn)模型,主要是在RS485和RS232等物理接口上實現(xiàn)Modbus協(xié)議。在Modbus鏈路層上客戶機的功能由主站提供而服務器的功能由從站實現(xiàn)。,Modbus主站-從站協(xié)議原理,Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主-從協(xié)議。在同一時刻，只有一個主節(jié)點連接與總線，一個或多個子節(jié)點（最大編號為247）連接于

4、同一串行總線。Modbus通信由主節(jié)點發(fā)起，子節(jié)點在沒有收到來自主節(jié)點的請求時，從不會發(fā)送數(shù)據(jù)。子節(jié)點之間互不通信。主節(jié)點在同一時刻只會發(fā)起一個Modbus事務處理。主節(jié)點以兩種模式對子節(jié)點發(fā)送Modbus請求：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個不同地址地址0為廣播地址Modbus主節(jié)點沒有地址，子節(jié)點必須有一個唯一的地址,串行鏈路上的Modbus幀

5、結構,Modbus串行鏈路協(xié)議是一個主/從協(xié)議網(wǎng)絡上的每個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備，由主站發(fā)起地址0用于廣播模式，不需要響應RS-485和RS-232 定義了標準的物理端口，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8 Bit字節(jié)需2個ASCII字符,其優(yōu)點是準許字符的傳輸間隔達到1 s而不產(chǎn)生錯誤;,RTU模式：每個8 Bit字節(jié)包含兩個4 Bit的十六進制字

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

7、是開放的協(xié)議，IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互聯(lián)網(wǎng)編號分配管理機構）給Modbus協(xié)議賦予TCP編口號為502，這是目前在儀表與自動化行業(yè)中唯一分配到的端口號。ModbusTCP/IP協(xié)議模型,ModbusTCP通信結構,,Modbus TCP/IP的通信設備：連接至TCP/IP網(wǎng)絡的 Modbus TCP/IP客戶機和服務器設備。 互連設備，如：在TCP/IP網(wǎng)

8、絡和串行鏈路子網(wǎng)之間互連的網(wǎng)橋、路由器或網(wǎng)關等設備。,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報文頭,,ModbusTCP報文傳輸服務結構,,優(yōu)點：用戶可免費獲得協(xié)議及樣板程序；網(wǎng)絡實施價格低廉，可全部使用通用網(wǎng)絡部件；易于集成不同的設備，幾乎可以找到任何現(xiàn)場總線連接到Modbus-TCP的網(wǎng)關 ；網(wǎng)絡的傳輸能力，100M以太網(wǎng)的傳輸結果為：每秒4000個Modbus TCP報文，而每個

9、報文可傳輸125個字(16bit)，故相當于4000×125=500000個模擬量數(shù)據(jù)(8000000開關量！)；,Modbus/TCP的優(yōu)缺點,缺點：實時性較差,應用行業(yè)規(guī)模,TCP/IP 已成為信息行業(yè)的事實標準：世界上93%的網(wǎng)絡都使用TCP/IP，只要在應用層使用Modbus TCP，就可實現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換；目前中國已把Modbus TCP作為工業(yè)網(wǎng)絡標準之一。在國外，Modbus TCP被國際半導體業(yè)SEM