modbus协议简单实现

Modbus协议是一种常用的串行通信协议，用于连接工业自动化设备和控制器。以下是一个简单的Modbus协议实现。

1. 确定通信方式：Modbus协议支持RTU（二进制）和ASCII两种通信方式。在此例中，我们选择使用RTU通信方式。

2. 确定串口参数：在使用串口通信时，需要确定串口参数，包括波特率、数据位、停止位和校验位等。在此例中，我们选择波特率为9600、数据位为8、停止位为1和无校验位。

3. 定义数据帧结构：Modbus协议的数据帧包括起始符、地址、功能码、数据、校验和等部分。在此例中，我们定义数据帧结构如下：

起始符：每个数据帧的起始符都是一个静态的字节0x01。

地址：地址用于在多个设备之间进行通信。在此例中，我们将地址设置为1。

功能码：功能码指定要执行的操作类型。在此例中，我们将使用功能码3（读取多个保持寄存器）。

数据：数据包含要读取的保持寄存器的地址和数量。

校验和：校验和用于检查数据帧的完整性。在此例中，我们将使用CRC校验和。

4. 实现代码：根据上述定义，实现Modbus协议的代码如下：

import serial
import struct

def read_registers(addr, start_reg, num_regs):
    # create the data frame
    data = struct.pack('>BBHH', addr, 0x03, start_reg, num_regs)
    # calculate the CRC
    crc = crc16(data)
    # add the CRC to the data frame
    data += struct.pack('>H', crc)
    # open the serial port
    ser = serial.Serial('/dev/ttyS0', 9600, 8, 'N', 1, timeout=1)
    # send the data frame
    ser.write(data)
    # read the response
    response = ser.read(5 + num_regs * 2)
    # close the serial port
    ser.close()
    # check the response
    if len(response) != 5 + num_regs * 2:
        raise Exception('Invalid response length')
    if response[0] != 0x01 or response[1] != addr or response[2] != 0x03:
        raise Exception('Invalid response')
    crc = crc16(response[:-2])
    if crc != struct.unpack('>H', response[-2:])[0]:
        raise Exception('CRC mismatch')
    # extract the data
    values = []
    for i in range(num_regs):
        values.append(struct.unpack('>H', response[3+i*2:5+i*2])[0])
    return values

def crc16(data):
    crc = 0xFFFF
    for b in data:
        crc ^= b
        for i in range(8):
            if crc & 0x0001:
                crc = (crc >> 1) ^ 0xA001
            else:
                crc >>= 1
    return crc

# example usage
values = read_registers(1, 100, 3)
print(values)

此代码使用Python语言实现。它定义了一个read_registers函数，该函数接受设备地址、起始保持寄存器地址和要读取的寄存器数量作为参数，并返回读取的寄存器值列表。该函数实现了Modbus协议的数据帧结构，并使用CRC校验和检查响应的完整性。