RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5

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RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5

RTUフレームとASCI Iフレームのメッセージの違いを分析した後、注意深い友人は、2つの異なるメッセージ伝送モードに共通のコンポーネントがあることを発見するはずです。このエラーチェックは、RTUモードとASCIIモードでも同じではありません。

以下の比較を見てください:RTUモードのエラーチェック:

RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5插图

ASCIIモードのエラーチェック:

RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5插图1

要約すると、RTUモードではCRCチェック、ASCIIモードではLRCチェックが使用されます。

以下は、これら2つの異なる検証方法の実装方法を示します。

RTUモードでのCRCチェック

RTUモードにおける巡回冗長検査CRC Cyclical Redundancy Checkingアルゴリズムに基づくエラー検査領域。CRCフィールドはメッセージ全体の内容を検査します。このチェックは、パケットパリティの有無にかかわらず実行されます。CRCには、メッセージの最後のフィールドとしてメッセージの後に付加される2つの8ビットバイトからなる16ビット値が含まれます。計算後、最初にローバイト、次にハイバイトが付加される。CRCの上位バイトは、メッセージ送信の最後のサブセクションです。メッセージに付加されるCRCの値は、送信デバイスによって計算されます。受信デバイスは、メッセージを受信するとCRC値を再計算し、計算結果を実際に受信したCRC値と比較します。2つの値が等しくない場合、エラーです。これにより、データ転送中にエラーが発生し、最終的に異常が発生することを防ぎます。

(1)CRC生成の原理

CRCの生成中、各8 'ビット文字はレジスタ内の値と異なる和を持つ。その后、は、最下位ビット()方向に1ビットシフト(Shift)し、最上位ビット()位置はゼロである。次に、LSBをフェッチしてチェックします。LSBが1の場合、レジスタ内の値は固定プリセット値と異なります。LSBが0の場合、例外和は行われません。

このプロセスは、8回のシフトが完了するまで繰り返されます。最後の(8回目の)シフトと関連する操作が完了した後、次の8ビットバイトはレジスタの現在値と排他的になり、上記と同じように8回繰り返されます。すべてのサブノードが演算された後に得られるレジスタの最終値はCRCです。

(2)CRCの生成過程

1. 16ビットレジスタを16進FFFF全 1にロードします。これをCRCレジスタと呼ぶ.
2.メッセージの最初の8ビットを16ビットCRCレジスタの下位バイトと異なる和にし、結果をCRCレジスタに置く。
3. CRCレジスタを1ビット右(方向)にシフトし、をゼロにチャージする。LSB.を抽出して検出します.
4. LSBが0の場合LSBが1の場合
5. 8回のシフトが完了するまで、ステップ3と4を繰り返します。これが完了すると、8ビットの完全な操作が完了します。
6.メッセージ内の次のバイトに対してステップ2 ~ 5を繰り返し、すべてのメッセージが処理されるまでこの操作を続けます。
7. CRCレジスタにおける内容はCRC値である。
8. CRC値をメッセージに設定すると、高低バイトを交換する必要があります。

フローチャートは以下の通り。

RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5插图2

(3)CRCチェック生成アルゴリズムの実現CRCの計算は一般的にルックアップテーブル法で行われ、この方法の利点は計算速度が速く、欠点は多くのメモリリソースを占有することです。CRCのハイバイト·テーブルは以下の通りです。

static unsigned char auchCRCHi[] = {
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,
0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01,
0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,
0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81,
0x40
} ;

CRCのローバイト·テーブルは以下のとおりです。

static char auchCRCLo[] = {
0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06, 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4,
0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD, 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,
0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A, 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD,
0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4, 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,
0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3, 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7,
0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4, 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,
0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29, 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE,
0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED, 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,
0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60, 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2,
0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67, 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,
0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68, 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB,
0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E, 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,
0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71, 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91,
0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92, 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,
0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B, 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88,
0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B, 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,
0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42, 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80,
0x40
};

CRCの生成関数は次のとおりです。

unsigned short CRC16 puchMsg usDataLen/* 関数はunsigned short型のCRCを返す */
{
    unsigned char *puchMsg ; /* CRCの計算に使用されるメッセージ */
    unsigned short usDataLen ; /* メッセージ内のバイト数 */
    unsigned char uchCRCHi = 0 x FF; /* CRCのハイバイト初期化 */
    unsigned char uchCRCLo = 0 x FF; /* CRCのローバイト初期化 */
    unsigned uInde x; /* CRCクエリテーブルインデックス */

    while usDataLen--/* メッセージバッファ全体を完了 */
    {
            uIndex = uchCRCLo ^ *puchMsgg++ ; /* CRCを計算 */
            uchCRCLo = uchCRCHi ^ auchCRCHi uIndex} ;
            uchCRCHi = auchCRCLo uInde x] ;
    }

    return<< uchCRCHi8| uchCRCLo;
}

(4)CRCチェックコードをメッセージに追加する16ビットCRC(2つの8ビットバイト)がメッセージ内で送信されるとき、下位バイトが最初に送信され、上位バイトが次に送信される。たとえば、CRC値が16进数の1241 0001 0010 0100 001の、次のようになります。

RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5插图3

2、ASCIIモードのLRC検证

(1)LRCの生成原理LRC(縦方向冗長検査)は、8ビットのバイナリ値を含む1バイトです。LRCは送信デバイスによって計算され、LRCをメッセージに付加する。受信装置は、テキストを受信するときにLRCを計算し、計算結果をLRCで受信した実際の値と比較し、2つの値が等しくない場合、結果はエラーとなる。LRCの計算は、メッセージ中の連続する8ビットバイトすべてを加算し、任意のキャリーを無視して、その2の補数を求める。LRCは8ビットのフィールドであるため、それぞれが255よりも大きい値を追加すると、フィールドの値を単にゼロで“巻き戻す”だけです。9番目がなければ、キャリーは自動的に放棄されます。

(2)LRCの生成過程

1.開始“コロン”と終了CRLFを除くメッセージのすべてのバイトは8ビットフィールドに加算されるため、キャリーは破棄される。
2.フィールドの最終値をFF(全 1)16進数から減算して、1の補数(2進逆符号)を得る。
3. 1を加えると2の補数になります。

(3)LRCチェック生成アルゴリズム

static unsigned char LRC auchMsg usDataLen/* 関数はunsigned char型のLRCの結果を返します */
{
    unsigned char *auchMsg ; /* LRCを評価するためのメッセージ *
    unsigned short usDataLen ; /* テキストのバイト数 */
    unsigned char uchLRC = 0 ; /* LRC初期化 */

    while usDataLen--/* メッセージバッファ全体を完了 */
        uchLRC += *auchMsg++ ; /* バッファバイトの加算、キャリーなし */

    return unsigned char-char uchLRC; /* 2の補数を返す */
}

(4)LRCチェックコードをメッセージに追加する8ビットLRC(2 ASCII文字)がメッセージ内で送信されるとき、上位文字が最初に送信され、下位文字が次に送信される。たとえば、LRC値が16进数61 0110 0001の、次のようになります。

RTUフレームとASCI Iフレームのエラーチェック-Modbus通信プロトコルのポイント-Part 5插图4
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