modbus协议（2）

上一篇介绍了modbus协议的基本概念，这一篇主要介绍最近做的一个小项目：STM3210ZET6与昆仑屏（TPC）的通信。在该项目中最关键的技术就是下位机modbus协议的解析。

首先介绍下昆仑屏（TPC），项目中用到的触摸屏采用的RS232接口，modbus协议。

采用的驱动是：莫迪康ModbusRTU；本驱动支持 01、02、03、04、05、06、15、16
常用功能码。

本驱动构件支持的寄存器及功能码说明如下：

1、设备构件参数设置：

“莫迪康 ModbusRTU”子设备参数设置如下：

（1）内部属性：单击“查看设备内部属性” ，点击按钮进入内部属性

（2）最小采集周期：MCGS
对设备进行操作的时间周期， 单位为
ms， 默认为100ms，根据采集数据量的大小,设置值可适当调整

（3）设备地址：必须和实际设备的地址相一致，范围为0-255，默认值为
0。

（4）通讯等待时间：通讯数据接收等待时间，默认设置为
200ms,根据采集数据量的大小,设置值可适当调整。

（5）快速采集次数：对选择了快速采集的通道进行快采的频率（已不使用,为与老驱动兼容,故保留,无需设置） 。

（6）16位整数解码顺序：调整字元件的解码顺序，对于
Modicon PLC
及标准 PLC设备，使用默认值即可。

16
位整数解码顺序 举例：0x0001

0―12
表示字元件高低字节不颠倒（默认值） 表示
1

1―21
表示字元件高低字节颠倒            表示
256

（7）32位整数解码顺序：调整双字元件的解码顺序，对于
Modicon PLC，请设置为“2-3412”顺序解码。

32
位整数解码顺序 举例： 0x0000 0001

0―1234
表示双字元件不做处理直接解码（默认值） 表示
1

1―2143
表示双字元件高低字不颠倒，但字内高低字节颠倒   表示256

2—3412表示双字元件高低字颠倒，但字内高低字节不颠倒   表示65536

3—4321表示双字元件内
4
个字节全部颠倒 表示 1677 7216

（8）32位浮点数解码顺序：调整双字元件的解码顺序，对于
Modicon PLC，请设置为“2-3412”顺序解码。

32
位浮点数解码顺序 举例：0x3F80 0000

0―1234
表示双字元件不做处理直接解码（默认值） 表示
1.0

1―2143
表示双字元件高低字不颠倒，但字内高低字节颠倒 表示-5.78564e-039

2—3412表示双字元件高低字颠倒，但字内高低字节不颠倒  表示2.27795e-041

3—4321表示双字元件内
4
个字节全部颠倒 表示 4.60060e-041

（9）校验方式： 选择LRC
校验值的组合方式， 对于
Modicon PLC及标准
PLC 设备，

使用默认设置即可。

0—LH[低字节，高字节]：校验结果为
2
个字节，低字节在前，高字节在后。

1—HL[高字节，低字节]：校验结果为
2
个字节，高字节在前，低字节在后。

（10）分块采集方式：驱动采集数据分块的方式，对于Modicon
PLC及标准
PLC设备，使用默认设置可以提高采集效率。

0— 按最大长度分块：采集分块按最大块长处理,对地址不连续但地址相近的多个分块,分为一块一次性读取,以优化采集效率。

1— 按连续地址分块：采集分块按地址连续性处理,对地址不连续的多个分块,每次只采集连续地址,不做优化处理。

例如：有4
区寄存器地址分别为
1~5，7，9~12的数据需采集，如果选择“0－按最大长度分块”
，则两块可优化为地址1~12的数据打包
1次完成采集；如果选择“1－按连续地址分块”
，则需要采集 3
次。

（11）4区
16
位写功能码选择：写 4
区单字时功能码的选择，这个属性主要是针对自己制作设备的用户而设置的，这样的设备4
区单字写可能只支持
0x10 功能码，而不支持
0x06
功能码。

0—0x06：单字写功能码使用0x06。

1—0x10：单字写功能码使用0x10。

注意：

1.
“解码顺序”及“校验方式”设置：主要是针对非标准
ModbusRTU 协议的不同解码及校验顺序。当用户通过本驱动软件与设备通讯时，如果出现解析数据值不对，或者通讯校验错误(通讯状态为3)，可与厂家咨询后对以上两项进行设置。而对于ModiconPLC及支持标准
ModbusRTU
的 PLC
及控制器等设备，一般需将“32位整数解码顺序”和“32位浮点数解码顺序”设置为“2－3412”
。 另外，在使用本驱动与“Modbus
串口数据转发设备”构件通讯时， “解码顺序”及“校验方式”均需按默认值设置，否则会导致通讯失败或解析数据错误。

2.
“分块采集方式”设置：主要是针对非标准 ModbusRTU协议设备。当用户通过本驱动软件与设备通讯时，如果按默认“0－按最大长度分块”时，出现读取连续地址正常，而不连续地址不正常时，可与厂家咨询，并设置为“1－按连续地址分块方式”尝试是否可正常通讯。
而对于 Modicon PLC
及支持标准 ModbusRTU
的 PLC
及控制器等设备，直接使用默认设置即可，这样可以提高采集效率。

2、采集通道

a、 通讯状态：

通讯状态值 代表意义

0                  表示当前通讯正常

1                  表示采集初始化错误

2
   表示采集无数据返回错误

3                 表示采集数据校验错误

4                 表示设备命令读写操作失败错误

5                 表示设备命令格式或参数错误

6                 表示设备命令数据变量取值或赋值错误

3、 内部属性

用户可通过内部属性，添加通道，本驱动构件可支持
ModbusRTU 寄存器类型及对应功能码如下：

寄存器                   数据类型                    读取功能码   写入功能码       操作方式         通道举例

[1
区]输入继电器           BT                                      
                 02                      —            只读        只读10001表示
1区地址
1

[0区]输出继电器
          BT                                                        01                   05、15
                   读写        读写
00001
表示 0区地址1

[3
区]输入寄存器 BT、WUB、WB、WDDUB、DB、DD、DF、STR
  04                     —          只读       只读30001
表示
3区地址1

[4
区]输出寄存器 BT、WUB、WB、WDDUB、DB、DD、DF、STR
   03              06、16                    读写       读写40001
表示
4区地址1

说明：

功能码：[1区]、[3区]不支持写操作；[4区]在双字(32位)数据写操作或批量写入多个

数据时，使用
16 功能码。

4、莫迪康ModbusRTU协议格式

读：

主机查询：

从机地址---功能码---起始地址----开关量或寄存器个数-----CRC校验码

1Byte------1Byte----2Byte-----------2Byte----------------------------2Byte

从机响应：

从机地址---功能码---数据长度----响应数据---CRC校验码

1Byte------1Byte----1Byte-----------nByte------------2Byte

写一路：

从机地址--功能码--起始地址----控制命令---CRC校验码

1Byte------1Byte----2Byte----------2Byte-------------2Byte

从机地址---功能码---起始地址------控制命令-------CRC校验码

1Byte------1Byte-------2Byte------------2Byte--------2Byte

写多路：

从机地址--功能码--起始地址--开关量或寄存器个数---数据长度-控制命令---CRC校验码

1Byte------1Byte----2Byte-----------1Byte----------------------1Byte-----------------2Byte

从机地址---功能码---起始地址--开关量或寄存器个数---CRC校验码

1Byte------1Byte-------1Byte------------1Byte---------------2Byte

起始地址的理解：起始地址是为了确定读哪几路信号，从第几路开始读。

起始地址是指每一路信号在主机里面的数据存储地址，与从机里的数据地址是有区别的。

要弄清楚从机里每一路信号的存储格式，使主机和从机每一路信号地址对应上。

以TPC为例：开关量信号在其内是连续存储的，递加1；而浮点数（32bit）不是连续的，是递加2的。

怎么获取TPC屏的功能码？

采取试验的方式，在设备窗口->设备编辑窗口里增加一些通道，未连接变量的通道主机不会向从机发送请求信息，只有连接变量的通道才会向从机发送请求信息，而且有几个通道连接变量，主机读或写几个通道。

功能码列表：


功能码（Hex）
定义

01
读一路或多路开关量输出（读DO）
读DO1:     01 01 00 01 00 01 AC 0A

读地址为00 01的一路DO

02
读一路或多路开关量输入（读DI）
读16个DI（DI0--DI15）：01 02 00 00 00 10 79 C6

起始地址00 00；DI个数为00
10

03
读一路或多路寄存器输出（读AO）
读AO0:   01 03 00 00 00 04 44 09

00 04表示读两路AO，在TPC中占4个寄存器（16bit）

04
读一路或多路寄存器输入（读AI）
　　读AI0、AI1：01 04 00 00 00 04 F1 C9

00 04表示：在TPC中占4个寄存器（16bit）

05
写一路开关量输出（写DO）
DO0置1: 01 05 00 00 FF 00 8C 3A

DO1置1:   01 05 00 01 FF 00 DD FA

06
写一路寄存器输出（写AO）

0F
写一路或多路开关量输出（写DO）

10
写一路或多路寄存器输出（写AO）
AO1：01 10 00 02 00 02 04 40 40 00 00 66 62

AO0：01 10 00 00 00 02 04 40 00 00 00 E6 6F
5、程序参考：

下面是我在项目中写的modbus协议处理这块，数据主要包括：10路DO、16路DI、4路AI、7路温度、2路AO

char dealUsart2RecCom(void)
{
	  unsigned char  cCRC[2];//保存上位机发的命令的最后两位校验码

	  unsigned int RxDataBeginAddr;  //数据起始地址
	  unsigned int RxDataLen;//开关量或寄存器个数
	  //临时变量
		unsigned int tempDO=0x0000;
		unsigned int tempDO1=0xffff;
		unsigned int tempDI=0x0000;
		unsigned int tempDI1=0xffff;
	  unsigned int i;
		unsigned int tempDOH=0x00;
		unsigned int tempDOL=0x00;
		unsigned int tempvalue=0x00;
		unsigned int tempchID=0x00;

		float tempdax; 	

	        memset(cCRC,0,2);
		memset(SendData2,0,sizeof(SendData2));
                if(USART2_RX_LEN<8)
		{
			USART2_RX_LEN=0;//数据长度
                        memset(USART2_RX_BUF,0,sizeof(USART2_RX_BUF));
                        return 1; //命令至少8个字节
		}
	        cCRC[0]=USART2_RX_BUF[USART2_RX_LEN-2];
                cCRC[1]=USART2_RX_BUF[USART2_RX_LEN-1];
		PASSCRC(USART2_RX_BUF,USART2_RX_LEN-2);	//CRC校验
	        if((cCRC[0]==USART2_RX_BUF[USART2_RX_LEN-2])&&(cCRC[1]==USART2_RX_BUF[USART2_RX_LEN-1]))
		{//校验成功
			SendData2[0]=USART2_RX_BUF[0];//从机地址
			SendData2[1]=USART2_RX_BUF[1];//功能码
			//USART2_RX_BUF[2] 是高8位 USART2_RX_BUF[3]是低8位
			RxDataBeginAddr=USART2_RX_BUF[2]*256+USART2_RX_BUF[3];//转化成10进制
			RxDataLen=USART2_RX_BUF[4]*256+USART2_RX_BUF[5];//转化成10进制
		        if(SendData2[1]==0x01)//0x01-读开关量输出DO的状态 //功能码
			{
				if (RxDataLen%8==0)  SendData2[2]=RxDataLen/8;//字节个数   响应数据长度按字节来算
				else SendData2[2]=RxDataLen/8+1;
				//读取10路DO
			        tempDO=0x0000;
				tempDO1=0xffffffff;
				tempDO=DO_OUTState();
				tempDO=tempDO>>RxDataBeginAddr;//起始DO位 如RxDataBeginAddr=2，即从第三个DO开始
				tempDO1=~(tempDO1<<RxDataLen);//tempDO1的低RxDataLen位为1，其余为0
				tempDO=tempDO&tempDO1;//获取起始地址为RxDataBeginAddr，个数为RxDataLen的DO状态
                                if(RxDataLen<9)//小于等于8个DO，一个字节就够
	                        {
	        	        SendData2[3]=tempDO;
	        	        SendDataLength2=4;//发送数据的长度  不算校验
	                         }
				else
				{
					SendData2[3]=tempDO;
					SendData2[4]=tempDO>>8;
					SendDataLength2=5;//发送数据的长度
				}
			  }
			else if(SendData2[1]==0x02)//0x02-读开关量DI
			{
				if (RxDataLen%8==0)  SendData2[2]=RxDataLen/8;//字节个数   响应数据长度按字节来算
				else SendData2[2]=RxDataLen/8+1;
				//读取16路DI
				tempDI=0x0000;
				tempDI1=0xffffffff;
				tempDI=DI_In();
				tempDI=tempDI>>RxDataBeginAddr;//起始DI位 如RxDataBeginAddr=2，即从第三个DI开始
				tempDI1=~(tempDI1<<RxDataLen);//tempDI1的低RxDataLen位为1，其余为0
				tempDI=tempDI&tempDI1;//获取起始地址为RxDataBeginAddr，个数为RxDataLen的DI状态
				if(RxDataLen<9)//小于等于8个DI，一个字节就够
				{
					SendData2[3]=tempDI;
					SendDataLength2=4;//发送数据的长度  不算校验
				}
				else
				{
					SendData2[3]=tempDI;
					SendData2[4]=tempDI>>8;
					SendDataLength2=5;//发送数据的长度
				}
			}
			else if	(SendData2[1]==0x03)//读输出寄存器  2个AO
			{
				SendData2[2]=RxDataLen*2;//浮点数占4个字节
				for(i=0;i<RxDataLen/2;i++)//浮点数个数
				{
					ftoc(*(dax+RxDataBeginAddr/2+i));//浮点数转化成四个字节数据
					SendData2[3+i*4]=e[3];
					SendData2[3+i*4+1]=e[2];
					SendData2[3+i*4+2]=e[1];
					SendData2[3+i*4+3]=e[0];
				}
				SendDataLength2=3+i*4;//发送数据的长度
			}
			else if (SendData2[1]==0x04)//读输入寄存器 AI
			{
			       SendData2[2]=RxDataLen*2;//浮点数占4个字节,发长度为4。RxDataLen为寄存器（16bit）个数
				//AI  4路
				for(i=0;i<RxDataLen/2-7;i++)//RxDataLen/2为浮点数个数 4路AI
				{
					ftoc(adx[RxDataBeginAddr/2+i]);
					SendData2[3+i*4]=e[3];
					SendData2[3+i*4+1]=e[2];
					SendData2[3+i*4+2]=e[1];
					SendData2[3+i*4+3]=e[0];
				}
				//SendDataLength2=3+i*4;//发送数据的长度
				//温度数据  7路：6路温度 1路平均
			        for(i=0;i<7;i++)//7路温度
				{
					ftoc(fBuffTemp[i]);
					SendData2[3+(RxDataLen/2-7)*4+i*4]=e[3];
					SendData2[3+(RxDataLen/2-7)*4+i*4+1]=e[2];
					SendData2[3+(RxDataLen/2-7)*4+i*4+2]=e[1];
					SendData2[3+(RxDataLen/2-7)*4+i*4+3]=e[0];
				}
                                SendDataLength2=3+(RxDataLen/2-7)*4+i*4;//发送数据的长度
			}
			else if (SendData2[1]==0x05)//写一路开关量
			{
				for(i=2;i<6;i++)
				{
					SendData2[i]=USART2_RX_BUF[i];
				}
				SendDataLength2=6;
                                //DO数据处理  10路DO
				if(RxDataBeginAddr<10)
				{

					if (USART2_RX_BUF[4]==0xFF) DO_Out(1,RxDataBeginAddr);
					else DO_Out(0,RxDataBeginAddr);
				}
			}
			else if (SendData2[1]==0x0F)//写一路或多路开关量
			{
				for(i=2;i<6;i++)
				{
					SendData2[i]=USART2_RX_BUF[i];
				}
				SendDataLength2=6;
				//DO数据处理  10路DO
				tempDOH=0x00;
				tempDOL=0x00;
				tempvalue=0x00;
				tempchID=0x00;
				if(RxDataLen<9)//小于等于8路DO
				{
					tempDOL=USART2_RX_BUF[7];
					tempDOL=tempDOL>>RxDataBeginAddr;
					tempchID=RxDataBeginAddr;//起始地址
					for(i=0;i<RxDataLen;i++)
					{
						tempvalue=(tempDOL>>i)&0x01;
						DO_Out(tempvalue,tempchID+i);
					}
				}
				else
				{
					tempDOH=USART2_RX_BUF[7];
					tempDOL=USART2_RX_BUF[8];
					tempDOL=tempDOL>>RxDataBeginAddr;
					tempchID=RxDataBeginAddr;//起始地址
					for(i=0;i<8;i++)
					{
						tempvalue=(tempDOL>>i)&0x01;
						tempchID=i;
						DO_Out(tempvalue,tempchID);
					}
					tempchID=tempchID+1;
					for(i=0;i<RxDataLen-8;i++)
					{
						tempvalue=(tempDOH>>i)&0x01;
						DO_Out(tempvalue,tempchID+i);
					}
				}
			}
			else if (SendData2[1]==0x10)//写一路或多路寄存器	 AO
			{
				for(i=2;i<6;i++)
				{
					SendData2[i]=USART2_RX_BUF[i];
				}
				SendDataLength2=6;
				//写一路寄存器	 AO数据处理  2路AO
				for(i=0;i<4;i++)
				{
					e[i]=SendData2[10-i];//字节倒序存入e[4],e[0]=SendData[10];e[1]=SendData[9];                                        e[2]=SendData[8];e[3]=SendData[7];
				}
				if(RxDataLen==2)//TPC里面模拟量32bit 每个模拟量对应两个寄存器  RxDataLen是2的倍数
				{
					tempdax=ByteToFloat(e);//将字节转化成浮点数
					Dac_Set_Vol(RxDataBeginAddr/2,tempdax);
				}
			}
			//对数据进行校验
		PASSCRC(SendData2,SendDataLength2);
		SendDataLength2=SendDataLength2+2;
		USART2_Send_Data(SendData2,SendDataLength2);
		Delay_us(1000);//1ms
		}
		else
		{
			SendDataLength2=0;
			memset(SendData2,0,sizeof(SendData2));
		}
	  USART2_RX_LEN=0;//数据长度
	  memset(USART2_RX_BUF,0,sizeof(USART2_RX_BUF));
          return 1;
}
时间： 2024-10-07 05:26:04

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