MODBUS通訊協定及RS485介面通訊程式

MODBUS通訊協定及RS485介面通訊程式
一.檔案列表

RS485.pdf	電路圖
RS485.C	C的原始程式
RS485.asm	由C轉成的組合語言檔
RS485.hex	燒錄檔

二.MODBUS介紹
MODBUS通訊協定原本是MODICON公司為自己所生產的PLC(可程式邏輯控制器)所開發的通訊協定，後來廣泛為工業界所使用，它是一對多的方式來通訊，目前他是採開放的方式不需支付任何費用，任何人皆可開發，所以目前許多PLC、人機介面及圖控軟體都有支援。
目前modbus通訊協定可分為ModbusASCII及ModbusRTU兩種傳送方式，ModbusASCII顧名思義就是以ASCII碼的方式來傳輸，而ModbusRTU是以Binary的方式來傳輸，二者以RTU的方式最快，所以我介紹RTU的方式，它傳送資料是從低位元開始傳送，下面的表格是Modbus通訊協定的功能表，其中384、484、584、884、M84及984為Modicon公司所生產的PLC型號。

Code	Name	384	484	584	884	M84	984
01	ReadCoilStatus	Y	Y	Y	Y	Y	Y
02	ReadInputStatus	Y	Y	Y	Y	Y	Y
03	ReadHoldingRegisters	Y	Y	Y	Y	Y	Y
04	ReadInputRegisters	Y	Y	Y	Y	Y	Y
05	ForceSingleCoil	Y	Y	Y	Y	Y	Y
06	PresetSingleRegister	Y	Y	Y	Y	Y	Y
07	ReadExceptionStatus	Y	Y	Y	Y	Y	Y
08	Diagnostics	(seeModiconModbusProtocolReferenceGuideChapter3)
09	Program484	N	Y	N	N	N	N
10	Poll484	N	Y	N	N	N	N
11	FetchComm.Event	Ctr.	Y	N	Y	N	N
12	FetchComm.Event	Log	Y	N	Y	N	N
13	ProgramController	Y	N	Y	N	N	Y
14	PollController	Y	N	Y	N	N	Y
15	ForceMultipleCoils	Y	Y	Y	Y	Y	Y
16	PresetMultipleRegisters	Y	Y	Y	Y	Y	Y
17	ReportSlave	ID	Y	Y	Y	Y	Y
18	Program884/M84	N	N	N	Y	Y	N
19	ResetComm.Link	N	N	N	Y	Y	N
20	ReadGeneralReference	N	N	Y	N	N	Y
21	WriteGeneralReference	N	N	Y	N	N	Y
22	MaskWrite4XRegister	N	N	N	N	N	(1)
23	Read/Write4XRegisters	N	N	N	N	N	(1)
24	ReadFIFOQueue	N	N	N	N	N	(1)

Notes:
(1)Functionissupportedin984–785only.
此次的範例我們只用了Function3(ReadHoldingRegisters)及Function6(PresetSingleRegister)的功能，所以以下針對這兩個Function做一說明
Function03(ReadHoldingRegisters)
讀取SlaveHoldingRegisters的內容(二進制碼)從PLC4X的參考位置，我以範例來說明
QUERYExample

FieldName (Hex)
--------------------------------
SlaveAddress 11
Function 03
StartingAddressHi 00
StartingAddressLo 6B
No.ofPointsHi 00
No.ofPointsLo 03
ErrorCheck(LRCorCRC) ––

SlaveAddress從0-7E(Hex)，Functioncode為03，讀取暫存器的起始位置從40108-40110，其中108為6C，但因通訊的暫存器位置從0開始，所以108需減一，也就是6B，108-110總共三個暫存器(No.ofPoints)，ErrorCheck有分LRC及CRC，LRC為ModbusASCIIMode的錯誤檢查碼，RTUMode使用的是CRC的檢查方式，CRC的檢查方式在程式說明的章節再說明。織夢內容管理系統

RESPONSEExample

FieldName (Hex)
--------------------------------
SlaveAddress 11
Function 03
ByteCount 06
DataHi(Register40108) 02
DataLo(Register40108) 2B
DataHi(Register40109) 00
DataLo(Register40109) 00
DataHi(Register40110) 00
DataLo(Register40110) 64
ErrorCheck(LRCorCRC) ––

此回應是從Slave傳至Master，前頭的Address及Function都與Master傳過來的一樣，ByteCount為要回傳至Master的byte數，因為Master要求讀取3個暫存器的資料,一個暫存器有兩個bytes，所以總共6個bytes，再來就是依次傳回40108-10110的內容，最後再CRC檢查碼。
Function06(PresetSingleRegister)
將資料寫入HoldingRegister，且一次只寫入一個暫存器
QUERYExample

FieldName (Hex)
--------------------------------
SlaveAddress 11
Function 06
RegisterAddressHi 00
RegisterAddressLo 01
PresetDataHi 00
PresetDataLo 03
ErrorCheck(LRCorCRC) ––

將資料03寫入SlaveAddress11暫存器40002的位置。
RESPONSEExample

FieldName (Hex)
--------------------------------
SlaveAddress 11
Function 06
RegisterAddressHi 00
RegisterAddressLo 01
PresetDataHi 00
PresetDataLo 03
ErrorCheck(LRCorCRC) ––

Slave的回應很簡單，只要從Master傳來的資料無誤，也通過CRC的檢查，將原本收到的資料傳回給Master即可。
三.程式說明
程式裡頭最主要的是CRCcheck，在這裡針對CRCcheck做一說明，程式裡有一個副程式uns16crc16(uns8*puchMsg,uns8crc_count)，我針對其參數做一說明:
uns16à傳回16bits的無號數資料
uns8*puchMsgà傳入字串位址，其字串的資料型態為無號數的八位元
uns8crc_countà無號數的八位元，其代表傳入字串的長度
針對crc16副程式做一說明:
先宣告三個暫存器uindex，uchCRCHi及uchCRCLo，且將ff(Hex)的值丟入uchCRCHi及uchCRCLo。
1.檢查crc_count是否為零，若為零則到步驟5，否則繼續。
2.將uchCRCHi與字串的第一個byte做ExclusiveOR(互斥或)，將結果送到uindex暫存器，將指標移到字串的下一個字元。織夢內容管理系統
3.使用uindex當索引去查auchCRCHi的表格相對應的值，再將它與uchCRCLo做ExclusiveOR(互斥或)，將結果送入uchCRCLo中。
4.將crc_count減一，跳至步驟一。
5.將uchCRCHi往左移8bit再與uchCRCLo做OR，然後將此16bits的資料傳回。
這套C語言是由BKnudsenData所開發，其網站為http://www.bknd.com/cc5x/index.shtml，相對其他公司，這套CCompiler較為便宜，所以較符合經濟效益，以下針對主程式做一說明:
此程式是當Modbus的Slave，其位址為11(Hex)，它只有設定頻率(set_hz)及設定啟動(set_run)這兩組暫存器需要設定而已，而需讀取的資料有設定頻率(40001)、設定啟動(40086)、目前運轉的頻率(40079)、目前運轉的電流(40080)、目前運轉的狀態(40085)及目前的錯誤訊息(40087)。
從第205-266列為Slave從Master接收到資料之後所做的相關處理及回應，第207列是做從Master接收的資料再一次做CRC的檢查，看計算的CRC檢查碼與Master傳過來的檢查碼有無一樣，若一樣則傳回該回應的值。dedecms.com
從第267-282列為將要傳送到Master的值，透過串列埠傳出去，且將LTC485的IC設為傳送模式；第283-284列為若TRMT(TransmitShiftRegisterStatusbit)為空的話，這表示所有資料已傳送完畢，則將LTC485設為接收模式。
第112-113列為若接收資料間隔超過8ms，則需從新開始接收字串。