Modbus

modbus

ModbusASCLL
ModbusRTU
- 二进制编码
- CRC错误校验
ModbusTCP/IP

RTU

Modbus-RTU模式是指当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端模式）模式通信，在消息中的每个8Bit包含两个4Bit的十六进制字符。

1、信息帧发送至少要以3.5个字符时间的停顿间隔开始。在最后一个字符传输字符之后，一个至少3.5个字符时间的停顿标定了信息帧的结束。一个新的信息帧可在此停顿之后开始。如果一个新消息在小于3.5个字符时间内接着前个消息开始，接受的设备将认为它是前一信息帧的延续，这将导致CRC码的值出错。

2、整个信息帧必须作为一连续的流传输。如果在帧完成之前有超过1.5字符时间的停顿时间，接受设备将刷新不完整的信息帧并认为存在丢包现象。

功能码

01 读线圈状态位操作读单个或多个
02 读离散输入状态位操作读单个或多个
03 读保持寄存器字操作读单个或多个
04 读输入寄存器字操作读单个或多个
05 写单个线圈位操作单个
06 写单个保持寄存器字操作单个
15 写多个线圈位操作多个
16 写多个保持寄存器字操作多个

example code:

//GPIO9 is RXD1
//GPIO10 is TXD1
//帧结构 = 地址 + 功能码+ 数据 + 校验  = slaveID + 0X03 + 0X0
#include "DHT.h"
#include <HardwareSerial.h>

#define DHTPIN 4 
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

HardwareSerial SerialPort(1); // use UART1
#define bufferSize 255  //一帧数据的最大字节数量 报文最大数量
#define baudrate 9600  //定义通讯波特率
#define slaveID 0x07  //定义modbus RTU从站站号
#define modbusDataSize 100  //定义modbus数据库空间大小
#define  N  5

void setup() 
{
  Serial.begin(115200);
  Serial1.begin(9600, SERIAL_8N1, 35, 33);
  pinMode(32,OUTPUT);
  digitalWrite(32, LOW);
  dht.begin();
}

void loop() {
  //延时
  unsigned int characterTime;
  //数据缓冲区定义
  unsigned char frame[bufferSize];
  //接收到的数据原始CRC
  unsigned int receivedCrc;
  //接收到的数据长度
  unsigned char address=0;
  unsigned char temp_h;//温度整数部分
  unsigned char temp_l;//温度小数部分
  //读取DHT11温度
  float h = dht.readHumidity();
  // Read temperature as Celsius (the default)
  float t = dht.readTemperature();
  // Read temperature as Fahrenheit (isFahrenheit = true)
  float f = dht.readTemperature(true);
  // Check if any reads failed and exit early (to try again).
  if (isnan(h) || isnan(t) || isnan(f)) {
    Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));
    return;
  }
  temp_h=(unsigned char ) t;
  temp_l=0x00;
  delay(100);

  //延时1.5个字符宽度
  characterTime = 15000000/baudrate;

  //如果串口缓冲区数据量大于0进入条件
  while(Serial1.available()>0)  
  {
      //接收的数据量应小于一帧数据的最大字节数量
      if(address<bufferSize)  
      {
         frame[address]=Serial1.read();
         Serial.write(frame[address]); 
         address++;
      }
      else
      {
        //清空缓冲区
        Serial1.read();
      }
      //延迟
      delayMicroseconds(characterTime);
      //数据读取完成
      if(Serial1.available()==0)
      {
        //校验CRC
        unsigned short internalCrc = ModRTU_CRC((char*)frame, address-2);
        internalCrc >> 1;
        unsigned char high = internalCrc&0xFF;
        unsigned char low = internalCrc>>8;
        Serial.write(&frame[0], N+2); 
          
        //校验通过
        if(low==frame[address - 1]&&high==frame[address - 2])
        {
          unsigned char slaveCode = frame[0];
          //设备号匹配，兼容广播模式
          if(slaveCode==slaveID||slaveCode==0)
          {
            //检查功能码
            unsigned char funcCode = frame[1];
            if(funcCode==3)
            {
              //组装返回的数据
              frame[2] = 0x02;
              frame[3] = temp_h;
              frame[4] = temp_l;
              //frame[5] = 0x00;
              //frame[6] = val;             
            }
          }       
        }
         internalCrc = ModRTU_CRC((char*)frame, N);
         internalCrc >> 1;
         frame[N] = internalCrc&0xFF;
         frame[N+1] = internalCrc>>8;
         digitalWrite(32, HIGH);
         Serial1.write(&frame[0], N+2); 
         Serial.write(&frame[0], N+2);  
         delay(10);      
         digitalWrite(32, LOW);       
      }
  }
}

unsigned int ModRTU_CRC(char * buf, int len)
{
  unsigned int crc = 0xFFFF;
  for (int pos = 0; pos < len; pos++) {
    crc ^= (unsigned int)buf[pos];
    for (int i = 8; i != 0; i--) {
      if ((crc & 0x0001) != 0) {
        crc >>= 1;
        crc ^= 0xA001;
      }
      else
        crc >>= 1;
    }
  }
  return crc;  
}