Modbus协议详解：功能码与通信格式

"该文档详细介绍了在嵌入式开发中常用的Modbus协议功能码，包括读线圈（01）和读保持寄存器（03）的操作，以及相关的通信资料格式、数据校验和错误响应。" 在工业自动化领域，Modbus协议是一种广泛使用的串行通信协议，它允许设备之间进行数据交换。本文档主要关注Modbus协议中的ASCII（美国标准代码交换信息格式）通信模式，这是一种将二进制数据转换为可打印的ASCII字符以便于传输的格式。 1. **ASCII格式的通信资料格式**: - STX（Start of Text）: 启始单元，用“："（3AH）表示。 - ADDRESS: 设备地址，8位，范围从00（广播）到250（对应变频器地址）。 - FUNC: 命令码，8位，用于指示执行的操作，如01代表读线圈，03代表读保持寄存器。 - DataH, DataL: 数据高字节和低字节。 - LRC（Least Significant Bit Checksum）: 最低位校验码，用于检查数据的完整性。 - END: 结束符，包括CR（Carriage Return, 0DH）和LF（Line Feed, 0AH）。 2. **功能码01 - 读线圈**: - 上位机发送的数据格式包含地址、功能码、寄存器起始地址（ADDRH, ADDRL）、数量（NUMH, Numl）以及LRC校验。 - 变频器返回的数据包括地址、功能码、字节数（BYTECOUNT）、数据（DATA1...DATAN）和LRC校验。 - 错误响应时，功能码前会加上0x81，表示错误类型，如0x8101、0x8102等。 3. **功能码03 - 读保持寄存器**: - 与读线圈类似，但数量表示要读的保持寄存器数量，且返回数据的BYTECOUNT为2 * NUM。 - 读取保持寄存器通常用于获取设备的配置参数或当前状态。 4. **示例应用**: - 检测变频器运行方向，通过读取特定寄存器（如CD160和CD161）的值来判断。 - 发送读取线圈请求：“：“010100050001F90D0A”，接收返回数据：“：“01010101FC0D0A”，其中“01”表示变频器状态，1表示反转运行。 5. **数据校验**: - LRC校验用于确保数据在传输过程中未被篡改。计算方法是对所有数据字节（不包括STX、END和地址）求和，然后取反（模256）。 6. **错误处理**: - 当出现通信错误或无效命令时，变频器会返回一个错误响应，功能码前加0x81，后跟具体的错误代码。 了解并熟练运用这些Modbus功能码是进行嵌入式系统与变频器等设备通信的基础，对于实现设备间的有效数据交互至关重要。开发者需要根据实际需求选择合适的功能码，并确保正确处理数据校验和错误响应，以确保通信的稳定性和可靠性。