Modbus 通信協(xié)議
摘 要：工業(yè)控制已從單機(jī)控制走向集中監(jiān)控、集散控制，如今已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，工業(yè)
控制器連網(wǎng)也為網(wǎng)絡(luò)管理提供了方便。s Modbus 就是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的一種。關(guān) 鍵
詞：s Modbus 協(xié)議；串行通信；C LRC 校驗(yàn)；C CRC 校驗(yàn)； RS-232C
一、Modbus 協(xié)議簡介
Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制
器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了
它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。
此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。
它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如果回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以及怎樣偵
測錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。
當(dāng)在一 Modbus 網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí)，此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按
地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用 Modb
us 協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上，包含了 Modbus 協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包
結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測的方法。
1、在 Modbus網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸
標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 口是使用一 RS-232C 兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、
傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)�？刂破髂苤苯踊蚪�(jīng)由 Modem組網(wǎng)。
控制器通信使用主—從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從
設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典
型的從設(shè)備：可編程控制器。
主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備
返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus 協(xié)議建立了主
設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、一錯(cuò)誤檢測域。
從設(shè)備回應(yīng)消息也由 Modbus 協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和一錯(cuò)
誤檢測域。如果在消息接收過程中發(fā)生一錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立
一錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去。
2、在其它類型網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)輸
在其它網(wǎng)絡(luò)上，控制器使用對等技術(shù)通信，故任何控制都能初始和其它控制器的通信。這
樣在單獨(dú)的通信過程中，控制器既可作為主設(shè)備也可作為從設(shè)備。提供的多個(gè)內(nèi)部通道可
允許同時(shí)發(fā)生的傳輸進(jìn)程。
在消息位，Modbus 協(xié)議仍提供了主—從原則，盡管網(wǎng)絡(luò)通信方法是“對等”。如果一控制
器發(fā)送一消息，它只是作為主設(shè)備，并期望從從設(shè)備得到回應(yīng)。同樣，當(dāng)控制器接收到一
消息，它將建立一從設(shè)備回應(yīng)格式并返回給發(fā)送的控制器。
3、查詢—回應(yīng)周期
（1）查詢
查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設(shè)備要執(zhí)行何種功能。數(shù)據(jù)段包含了從設(shè)備要執(zhí)行
功能的任何附加信息。例如功能代碼 03 是要求從設(shè)備讀保持寄存器并返回它們的內(nèi)容。數(shù)
據(jù)段必須包含要告之從設(shè)備的信息：從何寄存器開始讀及要讀的寄存器數(shù)量。錯(cuò)誤檢測域
為從設(shè)備提供了一種驗(yàn)證消息內(nèi)容是否正確的方法。
（2）回應(yīng)
如果從設(shè)備產(chǎn)生一正常的回應(yīng)，在回應(yīng)消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回
應(yīng)。數(shù)據(jù)段包括了從設(shè)備收集的數(shù)據(jù)：象寄存器值或狀態(tài)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生，功能代碼將
被修改以用于指出回應(yīng)消息是錯(cuò)誤的，同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯(cuò)誤信息的代碼。錯(cuò)誤檢
測域允許主設(shè)備確認(rèn)消息內(nèi)容是否可用。
二、兩種傳輸方式
控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII 或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus網(wǎng)絡(luò)通信。
用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的
時(shí)候，在一個(gè) Modbus 網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。
ASCII 模式
:
地址
功能代碼
數(shù)據(jù)數(shù)量
數(shù)據(jù) 1
...
數(shù)據(jù) n
LRC 高字節(jié)
LRC 低字節(jié)
回車
換行
RTU 模式
地址
功能代碼
數(shù)據(jù)數(shù)量
數(shù)據(jù) 1
...
數(shù)據(jù) n
CRC 高字節(jié)
CRC 低字節(jié)
所選的 ASCII或 RTU方式僅適用于標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 網(wǎng)絡(luò)，它定義了在這些網(wǎng)絡(luò)上連續(xù)傳輸?shù)?br />
消息段的每一位，以及決定怎樣將信息打包成消息域和如何解碼。
在其它網(wǎng)絡(luò)上（象 MAP和 Modbus Plus）Modbus消息被轉(zhuǎn)成與串行傳輸無關(guān)的幀。
1、ASCII 模式
當(dāng)控制器設(shè)為在 Modbus 網(wǎng)絡(luò)上以 ASCII（美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼）模式通信，在消息中的
每個(gè) 8Bit 字節(jié)都作為兩個(gè) ASCII 字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可
達(dá)到 1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。
代碼系統(tǒng)
· 十六進(jìn)制，ASCII 字符 0...9，A...F
· 消息中的每個(gè) ASCII 字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成
每個(gè)字節(jié)的位
· 1 個(gè)起始位
· 7 個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送
· 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無
· 1 個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè) Bit（無校驗(yàn)時(shí)）
錯(cuò)誤檢測域
· LRC(縱向冗長檢測)
2、RTU 模式
當(dāng)控制器設(shè)為在 Modbus 網(wǎng)絡(luò)上以 RTU（遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè) 8Bit
字節(jié)包含兩個(gè) 4Bit 的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比 A
SCII 方式傳送更多的數(shù)據(jù)。
代碼系統(tǒng)
· 8 位二進(jìn)制，十六進(jìn)制數(shù) 0...9，A...F
· 消息中的每個(gè) 8 位域都是一個(gè)兩個(gè)十六進(jìn)制字符組成
每個(gè)字節(jié)的位
· 1 個(gè)起始位
· 8 個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送
· 1 個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無
· 1 個(gè)停止位（有校驗(yàn)時(shí)），2個(gè) Bit（無校驗(yàn)時(shí)）
錯(cuò)誤檢測域
· CRC(循環(huán)冗長檢測)
三、Modbus 消息幀
兩種傳輸模式中（ASCII 或RTU），傳輸設(shè)備以將 Modbus消息轉(zhuǎn)為有起點(diǎn)和終點(diǎn)的幀，這
就允許接收的設(shè)備在消息起始處開始工作，讀地址分配信息，判斷哪一個(gè)設(shè)備被選中（廣
播方式則傳給所有設(shè)備），判知何時(shí)信息已完成。部分的消息也能偵測到并且錯(cuò)誤能設(shè)置
為返回結(jié)果。
1、ASCII 幀
使用 ASCII模式，消息以冒號（:）字符（ASCII 碼 3AH）開始，以回車換行符結(jié)束（ASCI
I 碼 0DH,0AH）。
其它域可以使用的傳輸字符是十六進(jìn)制的0...9,A...F。網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備不斷偵測“:”字符，
當(dāng)有一個(gè)冒號接收到時(shí)，每個(gè)設(shè)備都解碼下個(gè)域（地址域）來判斷是否發(fā)給自己的。
消息中字符間發(fā)送的時(shí)間間隔最長不能超過 1秒，否則接收的設(shè)備將認(rèn)為傳輸錯(cuò)誤。一個(gè)
典型消息幀如下所示：
圖 2 ASCII消息幀
2、RTU 幀
使用 RTU模式，消息發(fā)送至少要以 3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始。在網(wǎng)絡(luò)波特率下多樣
的字符時(shí)間，這是最容易實(shí)現(xiàn)的(如下圖的 T1-T2-T3-T4所示)。傳輸?shù)牡谝粋�(gè)域是設(shè)備地
址�？梢允褂玫膫鬏斪址鞘M(jìn)制的 0...9,A...F。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測網(wǎng)絡(luò)總線，包括
停頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋�(gè)域（地址域）接收到，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判斷是否發(fā)往自
己的。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少 3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束。一
個(gè)新的消息可在此停頓后開始。
整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流轉(zhuǎn)輸。如果在幀完成之前有超過 1.5個(gè)字符時(shí)間的停頓時(shí)
間，接收設(shè)備將刷新不完整的消息并假定下一字節(jié)是一個(gè)新消息的地址域。同樣地，如果
一個(gè)新消息在小于 3.5個(gè)字符時(shí)間內(nèi)接著前個(gè)消息開始，接收的設(shè)備將認(rèn)為它是前一消息
的延續(xù)。這將導(dǎo)致一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵谧詈蟮?CRC域的值不可能是正確的。一典型的消息幀
如下所示：
圖 3 RTU消息幀
3、地址域
消息幀的地址域包含兩個(gè)字符（ASCII）或 8Bit（RTU）�？赡艿膹脑O(shè)備地址是 0...247 (十
進(jìn)制)。單個(gè)設(shè)備的地址范圍是 1...247。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中
的地址域來選通從設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時(shí)，它把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中，
以便主設(shè)備知道是哪一個(gè)設(shè)備作出回應(yīng)。
地址 0是用作廣播地址，以使所有的從設(shè)備都能認(rèn)識。當(dāng) Modbus 協(xié)議用于更高水準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，
廣播可能不允許或以其它方式代替。
4、如何處理功能域
消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符（ASCII）或 8Bits（RTU）�？赡艿拇a范圍是十
進(jìn)制的 1...255。當(dāng)然，有些代碼是適用于所有控制器，有此是應(yīng)用于某種控制器，還有
些保留以備后用。
當(dāng)消息從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備時(shí)，功能代碼域?qū)⒏嬷畯脑O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。例如去讀取
輸入的開關(guān)狀態(tài)，讀一組寄存器的數(shù)據(jù)內(nèi)容，讀從設(shè)備的診斷狀態(tài)，允許調(diào)入、記錄、校
驗(yàn)在從設(shè)備中的程序等。
當(dāng)從設(shè)備回應(yīng)時(shí)，它使用功能代碼域來指示是正�；貞�(yīng)(無誤)還是有某種錯(cuò)誤發(fā)生（稱作
異議回應(yīng)）。對正�；貞�(yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。對異議回應(yīng)，從設(shè)備返回一等
同于正常代碼的代碼，但最重要的位置為邏輯 1。
例如：一從主設(shè)備發(fā)往從設(shè)備的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼：
00000011（十六進(jìn)制 03H）
對正�；貞�(yīng)，從設(shè)備僅回應(yīng)同樣的功能代碼。對異議回應(yīng)，它返回：
10000011（十六進(jìn)制 83H）
除功能代碼因異議錯(cuò)誤作了修改外，從設(shè)備將一獨(dú)特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，這
能告訴主設(shè)備發(fā)生了什么錯(cuò)誤。
主設(shè)備應(yīng)用程序得到異議的回應(yīng)后，典型的處理過程是重發(fā)消息，或者診斷發(fā)給從設(shè)備的
消息并報(bào)告給操作員。
5、數(shù)據(jù)域
數(shù)據(jù)域是由兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù)集合構(gòu)成的，范圍 00...FF。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，這可以是由
一對 ASCII字符組成或由一 RTU字符組成。
從主設(shè)備發(fā)給從設(shè)備消息的數(shù)據(jù)域包含附加的信息：從設(shè)備必須用于進(jìn)行執(zhí)行由功能代碼
所定義的所為。這包括了象不連續(xù)的寄存器地址，要處理項(xiàng)的數(shù)目，域中實(shí)際數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。
例如，如果主設(shè)備需要從設(shè)備讀取一組保持寄存器（功能代碼 03），數(shù)據(jù)域指定了起始寄
存器以及要讀的寄存器數(shù)量。如果主設(shè)備寫一組從設(shè)備的寄存器（功能代碼 10 十六進(jìn)制），
數(shù)據(jù)域則指明了要寫的起始寄存器以及要寫的寄存器數(shù)量，數(shù)據(jù)域的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，要寫入
寄存器的數(shù)據(jù)。
如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生，從從設(shè)備返回的數(shù)據(jù)域包含請求的數(shù)據(jù)。如果有錯(cuò)誤發(fā)生，此域包含
一異議代碼，主設(shè)備應(yīng)用程序可以用來判斷采取下一步行動(dòng)。
在某種消息中數(shù)據(jù)域可以是不存在的（0 長度）。例如，主設(shè)備要求從設(shè)備回應(yīng)通信事件
記錄（功能代碼 0B 十六進(jìn)制），從設(shè)備不需任何附加的信息。
6、錯(cuò)誤檢測域
標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 網(wǎng)絡(luò)有兩種錯(cuò)誤檢測方法。錯(cuò)誤檢測域的內(nèi)容視所選的檢測方法而定。
ASCII
當(dāng)選用 ASCII模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測域包含兩個(gè) ASCII字符。這是使用 LRC（縱向冗長
檢測）方法對消息內(nèi)容計(jì)算得出的，不包括開始的冒號符及回車換行符。LRC 字符附加在
回車換行符前面。
RTU
當(dāng)選用 RTU模式作字符幀，錯(cuò)誤檢測域包含一 16Bits 值(用兩個(gè) 8 位的字符來實(shí)現(xiàn))。錯(cuò)誤
檢測域的內(nèi)容是通過對消息內(nèi)容進(jìn)行循環(huán)冗長檢測方法得出的。CRC 域附加在消息的最后，
添加時(shí)先是低字節(jié)然后是高字節(jié)。故 CRC的高位字節(jié)是發(fā)送消息的最后一個(gè)字節(jié)。
7、字符的連續(xù)傳輸
當(dāng)消息在標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 系列網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，每個(gè)字符或字節(jié)以如下方式發(fā)送（從左到右）：
最低有效位...最高有效位
使用 ASCII字符幀時(shí)，位的序列是：
圖 4. 位順序（ASCII）
圖 4. 位順序（RTU）
四、錯(cuò)誤檢測方法
標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 串行網(wǎng)絡(luò)采用兩種錯(cuò)誤檢測方法。奇偶校驗(yàn)對每個(gè)字符都可用，幀檢測（LR
C 或CRC）應(yīng)用于整個(gè)消息。它們都是在消息發(fā)送前由主設(shè)備產(chǎn)生的，從設(shè)備在接收過程中
檢測每個(gè)字符和整個(gè)消息幀。
用戶要給主設(shè)備配置一預(yù)先定義的超時(shí)時(shí)間間隔，這個(gè)時(shí)間間隔要足夠長，以使任何從設(shè)
備都能作為正常反應(yīng)。如果從設(shè)備測到一傳輸錯(cuò)誤，消息將不會接收，也不會向主設(shè)備作
出回應(yīng)。這樣超時(shí)事件將觸發(fā)主設(shè)備來處理錯(cuò)誤。發(fā)往不存在的從設(shè)備的地址也會產(chǎn)生超
時(shí)。
1、奇偶校驗(yàn)
用戶可以配置控制器是奇或偶校驗(yàn)，或無校驗(yàn)。這將決定了每個(gè)字符中的奇偶校驗(yàn)位是如
何設(shè)置的。
如果指定了奇或偶校驗(yàn)，“1”的位數(shù)將算到每個(gè)字符的位數(shù)中（ASCII 模式 7 個(gè)數(shù)據(jù)位，R
TU 中 8 個(gè)數(shù)據(jù)位）。例如 RTU 字符幀中包含以下 8 個(gè)數(shù)據(jù)位：
11000101
整個(gè)“1”的數(shù)目是 4 個(gè)。如果便用了偶校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是 0，便得整個(gè)“1”的
個(gè)數(shù)仍是 4個(gè)。如果便用了奇校驗(yàn)，幀的奇偶校驗(yàn)位將是 1，便得整個(gè)“1”的個(gè)數(shù)是 5 個(gè)。
如果沒有指定奇偶校驗(yàn)位，傳輸時(shí)就沒有校驗(yàn)位，也不進(jìn)行校驗(yàn)檢測。代替一附加的停止
位填充至要傳輸?shù)淖址麕小?br />
2、LRC 檢測
使用 ASCII模式，消息包括了一基于 LRC方法的錯(cuò)誤檢測域。LRC 域檢測了消息域中除開
始的冒號及結(jié)束的回車換行號外的內(nèi)容。
LRC 域是一個(gè)包含一個(gè)8 位二進(jìn)制值的字節(jié)。LRC 值由傳輸設(shè)備來計(jì)算并放到消息幀中，接
收設(shè)備在接收消息的過程中計(jì)算 LRC，并將它和接收到消息中LRC 域中的值比較，如果兩
值不等，說明有錯(cuò)誤。
LRC 方法是將消息中的8Bit 的字節(jié)連續(xù)累加，丟棄了進(jìn)位。
LRC 簡單函數(shù)如下：
static unsignedchar LRC(auchMsg,usDataLen)
unsigned char*auchMsg ; /*要進(jìn)行計(jì)算的消息 */
unsigned short usDataLen ; /*LRC要處理的字節(jié)的數(shù)量*/
{unsigned charuchLRC = 0 ; /*LRC字節(jié)初始化 */
while(usDataLen--)/* 傳送消息*/
uchLRC +=*auchMsg++ ; /*累加*/
return ((unsignedchar)(-((char_uchLRC)));
}
3、CRC 檢測
使用 RTU模式，消息包括了一基于 CRC 方法的錯(cuò)誤檢測域。CRC 域檢測了整個(gè)消息的內(nèi)容。
CRC 域是兩個(gè)字節(jié)，包含一 16 位的二進(jìn)制值。它由傳輸設(shè)備計(jì)算后加入到消息中。接收設(shè)
備重新計(jì)算收到消息的 CRC，并與接收到的CRC 域中的值比較，如果兩值不同，則有誤。
CRC 是先調(diào)入一值是全“1”的 16 位寄存器，然后調(diào)用一過程將消息中連續(xù)的8 位字節(jié)各
當(dāng)前寄存器中的值進(jìn)行處理。僅每個(gè)字符中的 8Bit 數(shù)據(jù)對 CRC 有效，起始位和停止位以及
奇偶校驗(yàn)位均無效。
CRC 產(chǎn)生過程中，每個(gè)8 位字符都單獨(dú)和寄存器內(nèi)容相或（OR），結(jié)果向最低有效位方向
移動(dòng)，最高有效位以 0 填充。LSB 被提取出來檢測，如果 LSB 為 1，寄存器單獨(dú)和預(yù)置的值
或一下，如果 LSB 為 0，則不進(jìn)行。整個(gè)過程要重復(fù) 8 次。在最后一位（第 8 位）完成后，
下一個(gè) 8位字節(jié)又單獨(dú)和寄存器的當(dāng)前值相或。最終寄存器中的值，是消息中所有的字節(jié)
都執(zhí)行之后的 CRC值。
CRC 添加到消息中時(shí)，低字節(jié)先加入，然后高字節(jié)。
CRC 簡單函數(shù)如下：
unsigned short CRC16(puchMsg,usDataLen)
unsigned char*puchMsg ; /*要進(jìn)行 CRC校驗(yàn)的消息 */
unsigned short usDataLen ; /*消息中字節(jié)數(shù) */
{
unsigned charuchCRCHi = 0xFF;/* 高 CRC 字節(jié)初始化*/
unsigned charuchCRCLo = 0xFF;/* 低 CRC 字節(jié)初始化 */
unsigned uIndex;/* CRC 循環(huán)中的索引 */
while(usDataLen--)/* 傳輸消息緩沖區(qū)*/
{
uIndex = uchCRCHi^*puchMsgg++;/* 計(jì)算 CRC */
uchCRCHi = uchCRCLo^auchCRCHi[uIndex};
uchCRCLo = auchCRCLo[uIndex] ;
}
return (uchCRCHi <<8|uchCRCLo);
}
/* CRC 高位字節(jié)值表*/
static unsignedchar auchCRCHi[] = {
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,
0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x00,0xC1,
0x81,0x40,0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,
0x00,0xC1,0x81,0x40,0x01,0xC0,0x80,0x41,0x01,0xC0,
0x80,0x41,0x00,0xC1,0x81,0x40
};
/* CRC 低位字節(jié)值表*/
static charauchCRCLo[]={
0x00,0xC0,0xC1,0x01,0xC3,0x03,0x02,0xC2,0xC6,0x06,
0x07,0xC7,0x05,0xC5,0xC4,0x04,0xCC,0x0C,0x0D,0xCD,
0x0F,0xCF,0xCE,0x0E,0x0A,0xCA,0xCB,0x0B,0xC9,0x09,
0x08,0xC8,0xD8,0x18,0x19,0xD9,0x1B,0xDB,0xDA,0x1A,
0x1E,0xDE,0xDF,0x1F,0xDD,0x1D,0x1C,0xDC,0x14,0xD4,
0xD5,0x15,0xD7,0x17,0x16,0xD6,0xD2,0x12,0x13,0xD3,
0x11,0xD1,0xD0,0x10,0xF0,0x30,0x31,0xF1,0x33,0xF3,
0xF2,0x32,0x36,0xF6,0xF7,0x37,0xF5,0x35,0x34,0xF4,
0x3C,0xFC,0xFD,0x3D,0xFF,0x3F,0x3E,0xFE,0xFA,0x3A,
0x3B,0xFB,0x39,0xF9,0xF8,0x38,0x28,0xE8,0xE9,0x29,
0xEB,0x2B,0x2A,0xEA,0xEE,0x2E,0x2F,0xEF,0x2D,0xED,
0xEC,0x2C,0xE4,0x24,0x25,0xE5,0x27,0xE7,0xE6,0x26,
0x22,0xE2,0xE3,0x23,0xE1,0x21,0x20,0xE0,0xA0,0x60,
0x61,0xA1,0x63,0xA3,0xA2,0x62,0x66,0xA6,0xA7,0x67,
0xA5,0x65,0x64,0xA4,0x6C,0xAC,0xAD,0x6D,0xAF,0x6F,
0x6E,0xAE,0xAA,0x6A,0x6B,0xAB,0x69,0xA9,0xA8,0x68,
0x78,0xB8,0xB9,0x79,0xBB,0x7B,0x7A,0xBA,0xBE,0x7E,
0x7F,0xBF,0x7D,0xBD,0xBC,0x7C,0xB4,0x74,0x75,0xB5,
0x77,0xB7,0xB6,0x76,0x72,0xB2,0xB3,0x73,0xB1,0x71,
0x70,0xB0,0x50,0x90,0x91,0x51,0x93,0x53,0x52,0x92,
0x96,0x56,0x57,0x97,0x55,0x95,0x94,0x54,0x9C,0x5C,
0x5D,0x9D,0x5F,0x9F,0x9E,0x5E,0x5A,0x9A,0x9B,0x5B,
0x99,0x59,0x58,0x98,0x88,0x48,0x49,0x89,0x4B,0x8B,
0x8A,0x4A,0x4E,0x8E,0x8F,0x4F,0x8D,0x4D,0x4C,0x8C,
0x44,0x84,0x85,0x45,0x87,0x47,0x46,0x86,0x82,0x42,
0x43,0x83,0x41,0x81,0x80,0x40
};
ModBus 網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)通過公用線路
或局部專用線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采
集和過程監(jiān)控。下表 1是 ModBus 的功能碼定義。
表 1 ModBus 功能碼
ModBus 網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)主機(jī)，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持 247 個(gè)之多的遠(yuǎn)程從屬控制
器，但實(shí)際所支持的從機(jī)數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個(gè)系統(tǒng)，各 PC 可以和中心主機(jī)
交換信息而不影響各 PC 執(zhí)行本身的控制任務(wù)。表 2 是 ModBus各功能碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型。
表 2 ModBus 功能碼與數(shù)據(jù)類型對應(yīng)表
（1）ModBus 的傳輸方式
在 ModBus系統(tǒng)中有 2 種傳輸模式可選擇。這2 種傳輸模式與從機(jī)PC通信的能力是同等的。
選擇時(shí)應(yīng)視所用 ModBus 主機(jī)而定，每個(gè) ModBus系統(tǒng)只能使用一種模式，不允許 2種模式
混用。一種模式是 ASCII（美國信息交換碼），另一種模式是 RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備）這兩種
模式的定義見表 3
ASCII 可打印字符便于故障檢測，而且對于用高級語言（如 Fortan）編程的主計(jì)算機(jī)及主P
C 很適宜。RTU 則適用于機(jī)器語言編程的計(jì)算機(jī)和 PC主機(jī)。
用 RTU模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是 8位二進(jìn)制字符。如欲轉(zhuǎn)換為 ASCII模式，則每個(gè) RTU字符首先
應(yīng)分為高位和低位兩部分，這兩部分各含 4位，然后轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制等量值。用以構(gòu)成報(bào)
文的 ASCII字符都是十六進(jìn)制字符。ASCII 模式使用的字符雖是 RTU 模式的兩倍，但 ASCII
數(shù)據(jù)的譯瑪和處理更為容易一些，此外，用 RTU模式時(shí)報(bào)文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式
傳送，用 ASCII模式，字符之間可產(chǎn)生長達(dá) 1s 的間隔，以適應(yīng)速度較快的機(jī)器。
表 4給出了以 RTU方式讀取整數(shù)據(jù)的例子
以 RTU方式讀取整數(shù)據(jù)的例子
十六進(jìn)制數(shù) 4124 表示的十進(jìn)制整數(shù)為 16676，錯(cuò)誤校驗(yàn)值要根據(jù)傳輸方式而定。
（2）ModBus 的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式
CRC-16（循環(huán)冗余錯(cuò)誤校驗(yàn)）
CRC-16 錯(cuò)誤校驗(yàn)程序如下：報(bào)文（此處只涉及數(shù)據(jù)位，不指起始位、停止位和任選的奇偶
校驗(yàn)位）被看作是一個(gè)連續(xù)的二進(jìn)制，其最高有效位（MSB）首選發(fā)送。報(bào)文先與 X↑16 相
乘（左移 16 位），然后看X↑16+X↑15+X↑2+1 除，X↑16+X↑15+X↑2+1 可以表示為二進(jìn)
制數(shù) 11000000000000101。整數(shù)商位忽略不記，16位余數(shù)加入該報(bào)文（MSB 先發(fā)送），成
為 2個(gè) CRC校驗(yàn)字節(jié)。余數(shù)中的 1全部初始化，以免所有的零成為一條報(bào)文被接收。經(jīng)上
述處理而含有 CRC字節(jié)的報(bào)文，若無錯(cuò)誤，到接收設(shè)備后再被同一多項(xiàng)式（X↑16+X↑15+X
↑2+1）除，會得到一個(gè)零余數(shù)（接收設(shè)備核驗(yàn)這個(gè) CRC 字節(jié)，并將其與被傳送的 CRC 比較）。
全部運(yùn)算以 2為模（無進(jìn)位）。
習(xí)慣于成串發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備會首選送出字符的最右位（LSB-最低有效位）。而在生成 CRC
情況下，發(fā)送首位應(yīng)是被除數(shù)的最高有效位 MSB。由于在運(yùn)算中不用進(jìn)位，為便于操作起
見，計(jì)算 CRC時(shí)設(shè) MSB在最右位。生成多項(xiàng)式的位序也必須反過來，以保持一致。多項(xiàng)式
的 MSB略去不記，因其只對商有影響而不影響余數(shù)。
生成 CRC-16 校驗(yàn)字節(jié)的步驟如下：
①裝如一個(gè) 16 位寄存器，所有數(shù)位均為 1。
②該 16 位寄存器的高位字節(jié)與開始 8 位字節(jié)進(jìn)行“異或”運(yùn)算。運(yùn)算結(jié)果放入這個(gè) 16位
寄存器。
③把這個(gè) 16 寄存器向右移一位。
④若向右（標(biāo)記位）移出的數(shù)位是 1，則生成多項(xiàng)式 1010000000000001和這個(gè)寄存器進(jìn)行
“異或”運(yùn)算；若向右移出的數(shù)位是 0，則返回③。
⑤重復(fù)③和④，直至移出 8位。
⑥另外 8位與該十六位寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算。
⑦重復(fù)③~⑥，直至該報(bào)文所有字節(jié)均與 16位寄存器進(jìn)行“異或”運(yùn)算，并移位 8次。
⑧這個(gè) 16 位寄存器的內(nèi)容即 2 字節(jié) CRC 錯(cuò)誤校驗(yàn)，被加到報(bào)文的最高有效位。
另外，在某些非 ModBus 通信協(xié)議中也經(jīng)常使用 CRC16 作為校驗(yàn)手段，而且產(chǎn)生了一些 CRC
16 的變種，他們是使用 CRC16 多項(xiàng)式 X↑16+X↑15+X↑2+1，單首次裝入的 16 位寄存器為0
000；使用 CRC16 的反序 X↑16+X↑14+X↑1+1，首次裝入寄存器值為0000 或 FFFFH。
LRC（縱向冗余錯(cuò)誤校驗(yàn)）
LRC 錯(cuò)誤校驗(yàn)用于ASCII 模式。這個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)是一個(gè)8 位二進(jìn)制數(shù)，可作為2 個(gè)ASCII 十
六進(jìn)制字節(jié)傳送。把十六進(jìn)制字符轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制，加上無循環(huán)進(jìn)位的二進(jìn)制字符和二進(jìn)制
補(bǔ)碼結(jié)果生成 LRC錯(cuò)誤校驗(yàn)（參見圖）。這個(gè) LRC 在接收設(shè)備進(jìn)行核驗(yàn)，并與被傳送的 LR
C 進(jìn)行比較，冒號（：）、回車符號（CR）、換行字符（LF）和置入的其他任何非ASCII
十六進(jìn)制字符在運(yùn)算時(shí)忽略不計(jì)。
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