Modbus ASCIIdatamessage结构详解

Modbus ASCII是Modbus的一种消息帧，相比RTU，ASCII的传输是按照字符传的，传输的data量会比RTUMore，所以data量大的时候一般使用的RTU，data量小的时候才会用ASCII，然后ASCII协议帧里面添加了start和End，更换了校验算法，下面详细介绍ASCII协议

帧format

Modbus ASCII 模式下的通讯帧format如下：

注：address、Function、data和 LRC 都是表示 8 位值 (0-255) 的大写hexadecimal可读字符对；即：在 Modbus ASCII 中，每个databyte被分割成表示hexadecimal值中的两个 ASCII 字符的两个byte。

在 ASCII 模式下，Modbus 消息的每个部分都以特定的字符数和format出现，如下所示：

:AA BB CC...DD EE<CRLF>

• : – 消息的开始符号。
• AA – 节点address，hexadecimal表示。
• BB – function code，hexadecimal表示。
• CC...DD – datafield，根据function code和需要传输的dataLength变化。
• EE – LRC 校验码，用于Error检测。
• <CRLF> – 消息的End符号，代表回车和换行（Carriage Return Line Feed）。

ASCII帧的传输状态

上面状态图可以得到的信息:

1）“空闲” 态是没有send和receivemessage要处理的正常状态。

2）每次receive到 “:” 字符表示新的message的开始。如果在一个message的receive过程中收到该字符，则当前地message被认为不完整并被丢弃。而一个新的receive缓冲区被重新分配。

3）检测到帧End后，Complete LRC 计算和检验。然后，分析address域以确定帧是否发往此设备，如果不是，则丢弃此帧。 为了减少receive处理time，address域可以在一接到就分析，而不需要等到整个帧End。

ASCII帧的message传输

由于ASCIImessage帧与RTUmessage帧有着很大的不同，ASCIImessage帧是有start和End标识符的，而RTU帧没有这样的标识。所以ASCIImessage帧的receive就简单方便多了，也不需要什么t3.5的帧间隔time。

但是呢，为了保证receive的message帧连续，还是可以约定字符间的传输time的。一般认为，message中的字符time间隔可以达到一秒，如果超过了这个time间隔，就认为发生了Error，要废弃掉这一帧messagedata，重新开始receive。

function code

ASCII 模式下最常用的Function代码与 RTU 模式下的Function代码定义相同。以下是一些基本的function code及其描述：

ASCII传输示例

例如，要读取address 0x20C1 的两个register，需要send以下 ASCII 消息：

:010420C1000218<CRLF>

Request：

• : – 消息开始 – 0x3A
• 01 – slave address – 0x01
• 04 – function code (Read input register) – 0x04
• 20C1 – 要读取的register address – 0x20C1
• 0002 – 要读取的registerLength (必须是 2) – 0x0002
• 18 – LRC 校验码
• <CRLF> – 消息End，回车换行 – 0x0D0A

Response：

:01040400001234B1<CRLF>

Response：

• : – 消息开始 – 0x3A
• 01 – slave address – 0x01
• 04 – function code (Read input register) – 0x04
• 04 – 读取dataLength (4 bytes) – 0x04
• 00001234 – 从 VAR1 读取的值 – 0x00001234
• B1 – LRC 校验码
• <CRLF> – 消息End，回车换行 – 0x0D0A

常用function codeOperation

以下是 Modbus 的常用function code及其Request和Response示例：

Function 01（01H）读线圈

• Request：读取从机中线圈的 ON/OFF 状态。

• Response：Coil statusResponse消息被打包为datafield的每比特表示一个线圈。

Function 02（02H）读离散输入

• Request：读取从机中离散输入的 ON/OFF 状态。

• Response：离散input stateResponse消息的构造与Coil status相同。

Function 03（03H）读保持register

• Request：读取从机中保持register的binary内容。

• Response：保持register data在每个register中打包为两个byte。

Function 04（04H）读输入register

• Request：读取从机中输入register的binary内容。

• Response：读输入register data的Response消息的构造与Read and hold register相同。

Function 05（05H）写单线圈

• Request：将单个线圈写入 ON 或 OFF。

• Response：正常的Response是Request的回显。

Function 06（06H）写单个保持register

• Request将一个值写入单个保持register中。当广播时，该函数在所有附加的从机上设置相同的register引用。Request消息指定要写入的register引用（指定address和numerical value）。

• Response

  正常的Response是Request的回显，在写入保持register内容之后返回。

Function 15（0FH）写多个线圈

• Request：将一个线圈Sequence中的每个线圈写入 ON 或 OFF。

• Response：正常Response返回从address、Function代码、starting address和写入的线圈quantity。

Function 16（10H）写多个保持register

• Request：将值写入到一个保持registerSequence中。

• Response：正常Response返回从address、Function代码、starting address和写入的number of registers。

LRC verification

LRC 校验码的计算方法如下：

unsigned char ucMBLRC( unsigned char * pucFrame, unsigned short usLen )
{
    unsigned char ucLRC = 0;  /* LRC char initialized */

    while( usLen-- )
    {
        ucLRC += *pucFrame++;   /* Add buffer byte without carry */
    }

    /* Return twos complement */
    ucLRC = ( UCHAR ) ( -( ( CHAR ) ucLRC ) );
    return ucLRC;
}