[原创]通讯格式-传输方式及MODBUS协议简介.doc

MODBUS协议、通讯格式、传输方式 MODBUS简介MODBUS是一种单主站的主/从通信模式。MODBUS网络上只能有一个主站存在，主站在 MODBUS网络上没有地址，从站的地址范围为 0 - 247，其中 0 为广播地址，从站的实际地址范围为 1 - 247。 MODBUS通信标准协议可以通过各种传输方式传播，如 RS232C、RS485、光纤、无线电等。 MODBUS具有两种串行传输模式，ASCII 和 RTU。它们定义了数据如何打包、解码的不同方式。支持 MODBUS 协议的设备一般都支持 RTU 格式。 通信双方必须同时支持上述模式中的一种。实际也就是发送与接收双方商量一下，定好规则，发送方想要接收方做某件事，就发送某种格式的信息给接收方，接收方收到信息后，按照事先约定好的规则分析信息，执行命令。MODBUS 的通讯规范：起始符 + 设备地址 + 功能代码 + 数据 + 校验和 + 结束符 通讯格式 通讯格式设置举例：9600，o，8，1 即： 波特率为9600； 校验方式为奇校验； 数据位为八位； 停止位为一位； -1、波特率：波特率是每秒钟传输的数据位数；什么是位数呢？计算机处理的语言是0和1组合而成的信息，即机器语言！一个0或是一个1就是一个位； 设置波特率的作用？ 如果把波特率设为9600，即一秒钟之内能够传输9600个0或是1，它决定了通讯的数据传输速度。常用的波特率数值有：2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200； 其值越大，通讯传输速度越高，那么是不是把波特率的数值设置的越大越好呢？当然不是，它要根据现场传输条件来决定，波特率设置的越大，要承担的通讯失败风险越大。- 2、数据位：前面说过，计算机处理的语言是0和1组合而成的信息，即机器语言！01000001 ，01000010 ，01000011 ，01000100 ，01000101，01000110 A B C D E F上面一组机器码分别代表的字符是 A，B，C，D，E，F；如A: 是用01000001表示，共八个0或1，即数据位为八位；数据位的含义：是一个字符可以用多少个位的组合来表示； 为什么要设置数据位呢？ 其一，设置数据位后，我们就知道了数据长度，然后可以根据波特率(9600)计算出传输一个字符A需要多少时间。如果数据位设为8,则： 8/9600=0.00083秒即传输一个字符A需要0.83毫秒的时间（这不是正确的计算，原因在停止位的解释中再论述！） 其二,定义一个标准，方便通讯双方分析。合法的数据位值：4、5、6、7、8 目前常用的数据位是8 位与7 位。- 3、停止位： 设置了数据位，就可以正常通讯了吗？不是！接收方何时才知道一个字符传输结束了呢？这就需要一个停止位，有停止位当然还需要一个起始位来告诉接收方一个字符的传输开始！ 为什么要设置停止位呢？ 上面解释过了，即，知道一个字符何时传输结束！ 目前常用的停止位是一位与二位。还有一个问题，为什么在通讯格式中不用设置起始位？我所知道的是： 停止位是一个高电平(1)，当接收方接收到连续的高电平时，表示一个字符传输结束。 起始位是一个低电平(0),当接收方接收连续的低电平时，表示下一个字符的传输开始。如果停止位可靠(1 位或是2 位)，那么干扰造成低电平起始位假象的可能性就不大，所以不用设置起始位！ 在数据位的解释中，我计算过传输一个数据位设为八位的字符A的传输时间，8/9600=0.00083 秒，即0.83 毫秒的时间传输一个字符A，现在您应该知道了，这个计算并不正确，因为没有加上起始位数和停止位数！ 现在我们重新计算：假如设置停止位为2，则一个起始位，两个停止位，8 个数据位，总位数为11。11/9600=0.0011 秒，即传输一个字符A需要1.1毫秒的时间（这还不是正确的计算，原因在校验方式的解释中再论述！）- 4、校验方式： 朋友们都知道，干扰是无处不在的，如果抗干扰处理的不理想，在通讯传输过程中，0可能会变成1，或是将1干扰成0，造成传输错误.干扰是消除不了的，提高抗干扰能力也只是提高而已，并不能完全防止干扰。所以因为干扰造成的传输错误一定会发生。接收方如何知道接收到字符是否正确呢？解决方式就是加上一个校验，即在传输的数据中再加上一个校验位！目前所用的校验方式为： 偶校验(even):简单表示为e ； 奇校验(odd):简单表示为o ； 无校验(none):简单表示为n ； 偶校验：如果一个字符中1的个数是奇数那么校验位就置为1； 如果一个字符中1的个数是偶数，那么校验位就置为0；从而保证总的1 的个数是偶数；比如设置数据位为8位，字符A是：0100 0001 其1的个数是2个，为偶数。那么校验位则为0 真正发送的信息为：0100 0001 0 奇校验：如果一个字符中1的个数是偶数，那么校验位就置为1； 如果一个字符中1的个数是奇数，那么校验位就置为0；从而保证总的1的个数是奇数；比如设置数据位为8位，字符A是：0100 0001 其1的个数是2个，为偶数。那么校验位则为1 真正发送的信息为：0100 0001 1无校验：没有校验位；校验位的作用：如果在传输过程中，由于干扰将某个0变成了1，偶校验时，1 的个数因为干扰变成奇数，奇校验时，1 的个数因为干扰变成偶数，接收方会返回一个奇偶校验错误信息给发送方。 比如：当采用奇校验时，发送A字符的 0100 0001 1当传输到接收方，由于干扰变成了 0100 0011 1接收方接收到四个1，是偶数，不符合奇校验的1的个数为奇数的规定，所以返回一个奇偶校验错误信息给发送方！注意：奇偶校验方式不可能完全校验一个字符发送是否正确！比如采用奇校验方式时，发送A字符时 0100 0001 1由于干扰接收方接收到的是 0100 0010 1 (是B)由于只是1的位置改变了，1的个数还是奇数，虽然发送的是A，接收到的是B，但是奇校验还认为是正确的字符；为了解决奇偶校验方式的上述缺陷，每种标准协议都会要求校验和计算，比如 MODBUS通讯协议的 RTU 方式是 CRC 校验计算； MODBUS通讯协议的 ASCII 方式是 LRC 校验计算；有些朋友对于奇偶校验 与 校验和计算 这两个概念分不清楚。 奇偶校验：判断一个字符传输的是否正确； 校验和： 判断一组字符传输的是否正确；在停止位的解释中，我计算过传输一个数据位设为八位，停止位设为2位的字符A的传输时间,一个起始位，两个停止位，8 个数据位，总位数为11。 11/9600=0.0011 秒，即1.1 毫秒传输一个字符A，现在您应该知道了，这个计算并不正确，因为没有加上校验位！ 现在我们重新计算： 通讯格式为：9600，o，8，2一个起始位，八个数据位，一个校验位，两个停止位，总位数为12。12/9600=0.00125 秒，传输一个字符A需要1.25毫秒的时间；这个计算值才是最后的理论计算值！可以大致评估传输一组字符需要的时间！当然，选用无校验方式，计算传输方式不需要加上校验位需要永远记住的是：*参预通讯的双方设定的通讯格式必须一样的*传输方式 传输方式没什么好讲，只是有初学者询问我问题时，我问采用的通讯协议是什么，对方回答是485通讯，这明显是搞乱了传输方式与通讯协议两个概念，所以用一两句话大致说一下： 485通讯，232通讯，这讲的是采用何种传输方式！既然是传输方式，重要就是“传输”两字，不管是232还是485，只是起到传输作用，可以传输MODBUS通讯协议信息，也可以传输其他通讯协议信息！ 或者可以说：MODBUS通信标准协议可以通过各种传输方式传播，如232、485等！顺便说一下终端电阻的作用：光从空气进入水面时，水面从反射回一些光线，这是因为空气与水的媒质不同。光进入不同的媒质时，会在临界点反射。 电信号传输也一样，在传输过程中如果传输末端阻抗突然减小甚至没有，信号就会在此产生反射，这种反射会造成传输线路数据混乱，所以加一个偏置电阻，人为地保持阻抗平衡，减弱信号反射对线路的影响！