C51实现ModBus串口模拟与帧结构解析

本文档主要介绍了如何在C51单片机中自制串口模拟ModBus通信程序，用于设备间的通信。ModBus是一种常用的工业通信协议，其标准格式为7位数据位（不包括起始和停止位）、偶校验，以及1个起始位（0）和2个停止位（1）。C51单片机的串口通信默认为8位，包含1个起始位、1个停止位，以及数据从低位到高位的传输顺序。因此，为了模拟7N2格式，需要对发送的数据进行特殊处理。 首先，作者提到使用LRC（循环冗余检验）来校验数据帧的正确性，并指定了特定的数据帧结构，包括设备码（02）、功能码（例如01和03，对应不同的操作，如读取转速和扭矩数据）、16位数据、LRC校验和换行符（CRLF）。设备使用17位数据帧，其中设备码和功能码各占2位，16位数据占用8位，LRC校验占2位，最后是CRLF格式的结束符。 为了实现这个通信程序，作者使用了以下步骤： 1. **数据格式转换**： - 将发送到串口的ASCII数据与0x80进行按位与操作，这样可以将最高位设置为1，模拟出第二个停止位，符合ModBus的7N2格式。 - 使用无符号字符类型（uchar）避免ASCII字符的负数表示，确保最高位不会被解释为符号。 2. **宏定义和全局变量**： - 定义了uchar数组Receive[]作为接收缓冲区，用来存储从上位机接收到的Modbus帧。 - 定义了uchar数组Send[]作为发送缓冲区，预置了固定的数据帧，包含设备码、功能码等。 - 使用ucharPoint跟踪接收数据的数量，ucharS_flag用于标记串口是否已接收到一帧。 3. **串口初始化**： - 使用TMOD寄存器配置定时器1为方式2，以便实现异步串行通信。 - 设置波特率、定时器初值和中断标志。 - 设置串口工作模式为URAT（异步接收），允许接收和启用串口中断。 4. **核心代码**： - 通过位操作检测串口状态，如串口是否准备好接收数据（sbittest0和sbittest1）。 - 实现串口中断服务程序（ISR），在此处理接收到的数据并可能更新缓冲区或进行其他处理。 通过以上步骤，作者展示了如何利用C51单片机实现串口模拟ModBus通信，这对于硬件开发中的设备间通信至关重要，特别是当需要与具有不同串口通信格式的上位机交互时。开发者可以根据实际需求修改设备码、功能码和数据，构建适用于自己项目的ModBus通信系统。