Modbus Slave学习笔记(二）

3.4差错检验

1.ASCII 模式

在 ASCII 模式中，报文包含一个错误校验字段。该字段由两个字符组成，其值基于对全部报文内容执行的纵向冗余校验（Longitudinal Redundancy Check， LRC）计算的结果而来，计算对象不包括起始的冒号（;）和回车换行符号（CRLF）。

2.RTU模式

在 RTU 模式中，报文同样包含一个错误校验字段。与 ASCII 模式不同的是，该字段由 16 个比特位共两个字节组成。其值基于对全部报文内容执行的循环冗

余校验（Cyclical Redundancy Check，CRC）计算的结果而来，计算对象包括校验域之前的所有字节。

3.4.1 LRC校验

（1）对消息帧中的全部字节相加（不包括起始";“和结束符"CR-LF”），并把结果送入 8 位数据区，舍弃进位。

（2）由 0xFF（即全 1）减去最终的数据值，产生 1的补码（即二进制反码）。

（3）加"1"产生二进制补码。

3.4.2 CRC校验

（1）预置一个值为 0xFFFF 的 16 位寄存器，此寄存器为 CRC寄存器。

（2）把第 1 个 8 位二进制数据（即通信消息帧的第 1 个字节）与 16 位的 CRC寄存器的相异或，异或的结果仍存放于该 CRC 寄存器中。

（3）把 CRC寄存器的内容右移一位，用 0 填补最高位，并检测移出位是 0 还是1。

（4）如果移出位为零，则重复步骤（3）（再次右移一位）;如果移出位为 1，则CRC 寄存器与0xA001 进行异或。

（5）重复步骤（3）和（4），直到右移 8 次，这样整个 8 位数据全部进行了处理。（6）重复步骤（2）～（5），进行通信消息帧下一个字节的处理。

（7）将该通信消息帧所有字节按上述步骤计算完成后，得到的 16 位 CRC 寄存器的高、低字节进行交换。即发送时首先添加低位字节，然后添加高位字节。

（8）最后得到的 CRC 寄存器内容即为 CRC 校验码。

第四章 功能码

简而言之，Modbus 功能码占用一个字节，取值范围是 1～127 。之所以 127以上不能使用，是因为 Modbus 规定当出现异常时，功能码士0x80（十进制 128）代表异常状态，因此 129（1＋128）～255（127＋128）的取值代表异常码。

Modbus 标准协议中规定了有 3 类 Modbus 功能码，分别是∶

1.公共功能码

（1）被明确定义的功能码;

（2）保证唯一性;

（3）由 Modbus 协会确认，并提供公开的文档;

（4）可进行一致性测试;

（5）包括协议定义的功能码和保留将来使用的功能码。

2.用户自定义功能码

（1）有两个用户自定义功能码区域，分别是65～72 和 100～110;

（2）用户自定义，不保证唯一性。

3.保留功能码

保留功能码是因为历史遗留原因，某些公司的传统产品上现行使用的功能码不作为公共使用。

功能码可分为位操作和字操作两类。位操作的最小单位为一位（bit），字操作的最小单位为两个字节。

● 位操作指令;读线圈状态功能码 01，读（离散）输入状态功能码 02，写单个线圈功能码 06 和写多个线圈功能码 15。

●字操作指令∶读保持寄存器功能码 03，读输入寄存器功能码 04，写单个保持寄存器功能码 06，写多个保持寄存器功能码 16。

4.1 01 (0x01)读线圈应用方法

4.2 03 (0x03)读保持寄存器应用方法

4.3 06 (0x06)写单个寄存器应用方法

4.4 15 (0x0F) 写多个线圈应用方法

4.5 16 (0x10) 写多个寄存器应用方法

第五章 libmobus库

libmodbus 是一个免费的跨平台的支持 RTU和 TCP 的 Modbus 库，遵循LGPLv2.1＋ 协议。libmodbus 支持 Linux、Mac OS X、FreeBSD、QNX 和

Windows 等操作系统。libmodbus 可以向符合 Modbus 协议的设备发送和接收数据，并支持通过串口或者 TCP 网络进行连接。

libmodbus库与应用程序的基本关系。

第六章 libmodbus源码解析

第七章 RTU Slave开发

RTU-Slave的代码流程：

1.初始化并生成modbus_t 结构体；

2.设置从机端的ID;

3.起点调试模式;

4.建立modbus连接;

5.modbus_mapping_new()初始化寄存器，返回一个modbus_mapping_t 指针；

6.调用modbus_receive()函数判断串口的接收数据，负责接收和分析；

7.调用modbus_reply()函数，对接收到的请求指示发送响应（回复）；

8.释放modbus_mapping_t 结构体；

9.关闭modbus连接；

10.释放modbus_t 结构体。

(1) 初始化

ctx = modbus_new_rtu("COM4", 9600, 'N', 8, 1); //创建一个RTU类型的容器，即创建一个COM口为C0M4 波特率9600bit/s

MODBUS_API modbus_t* modbus_new_rtu(const char *device, int baud, char parity,  int data_bit, int stop_bit);

设置从机地址

/* Define the slave number */
int modbus_set_slave(modbus_t *ctx, int slave)
{
    if (ctx == NULL) {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }
    return ctx->backend->set_slave(ctx, slave);
}
int modbus_get_slave(modbus_t *ctx)
{
    if (ctx == NULL) {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }
    return ctx->slave;
}

(2) 建立连接

int modbus_connect(modbus_t *ctx)
{
    if (ctx == NULL) {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }
    return ctx->backend->connect(ctx);
}

（3）申请内存块用作4种寄存器数据存放

mb_mapping = modbus_mapping_new(500, 500, 500, 500);

（4）循环查询和响应

  for (;;)
  {
    //MODBUS_TCP_MAX_ADU_LENGTH，RTU帧格式最大数据字符数
    uint8_t query[MODBUS_TCP_MAX_ADU_LENGTH];
    int rc;
    rc = modbus_receive(ctx, query);
    if (rc >= 0)
    {
      /*rc is the query size*/
      modbus_reply(ctx, query, rc, mb_mapping);
    }
    else
    {
      //connection closed by the client or error
      printf("Connection Closed\n");
    }
  }

（5）释放结构体，关闭连接

  modbus_mapping_free(mb_mapping);
  modbus_close(ctx);
  modbus_free(ctx);

/